学弟在OJ上加了道“非水斐波那契数列”,求斐波那契第n项对1,000,000,007取模的值,n<=10^15,随便水过后我决定加一道升级版,说是升级版,其实也没什么变化,只不过改成n<=10^30000000,并对给定p取模,0<p<2^31。一样很水嘛大家说对不对。

下面来简单介绍一下BSGS算法,BSGS(Baby steps and giant steps),又称包身工树大步小步法,听上去非常高端,其实就是一个暴力搜索。比如我们有一个方程,a^x≡b (mod c),x是未知数,怎么算?难道是什么神奇的数学公式?直觉和经验告诉我们这玩意儿并不好算,无奈的我们只好枚举x,欧拉dalao告诉我们a^φ(c)≡1 (mod c),再怎么不济,我们O(c)也能算出答案……平时我们常见的模数一般都有十亿左右,明显要T啦,怎么办?

别急,我们来回顾一个经典问题,给你有n个数的集合,问他有多少个子集和为x。(n<=100,000,x<=10^18)

别想了,我也不会做,只好把数据改一改,n<=20?暴力就过啦。n<=50?此时有个常见的做法,我们枚举前n/2个数的和,开个map存下,再枚举后n/2个数,用x减掉枚举出的和再去map里找……复杂度O(2^(n/2))(可能还要多个log)。我们再考虑下子集积?发现并没有区别,枚举前n/2个数的积,存下,再枚举后n/2个数,用x乘上枚举出的积的逆元(假设取模)……是不是想到了什么?我们像快速幂那样把a^x表示成a^1,a^2,a^4,a^8……的积,解那个方程不就是做子集积吗?实际上不用这么麻烦,我们把x表示成只有两位的k进制数,我们就只要枚举两位了,令x=Ak+B,则a^(Ak+B)≡b (mod c),移项得a^Ak≡b*a^-B (mod c),我们先枚举A,算出等式左边,存入map里,再枚举B,算出等式右边,去map里找,就能算出答案啦。要保证这个k进制数只有两位,k自然大约是c^0.5。实际上我们可以稍微把k改大一点(或者A多枚举一点),把x改成x=Ak-B,这样有什么好处呢?你代回去再移一次项就会发现,我们不用算逆元啦!于是我们得到一个较为高效的求解指数方程的算法,复杂度大概是O(c^0.5)(视具体实现可能会多个log)。

好了,我们回到斐波那契数列,10^30000000明显就算我们用某klogklogn的算法也不是很好受(纯属口胡)。实际上很容易想到,斐波那契对一个数取模必然有循环节,因为每一项只和前两项有关,两项数的取值最多p^2种(p为模数),所以循环节至多p^2。事实上,某篇论文证明了,斐波那契数列对p取模的循环节不会超过6p(其实论文中还给出了对于不同的p,循环节的计算方法,不过复杂度应该和接下来要讲的BSGS做法相同(理论上论文做法更优,但我们肯定不想总依靠玄学的论文吧),有兴趣的可以百度一下)。那么我们如何用BSGS算出循环节呢?假设斐波那契数列的递推矩阵为A,我们只要求出A^x≡A (mod p)的一个大于1的解就可以了,求解过程和整数方程并没有太大区别。求出循环节后把那巨长无比的数字串取模下,随便水过该题。

以下是加了一些奇怪的常数优化的代码……如果看的时候遇到一些不知道在干嘛的地方,跳过就好了。

#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<map>
using namespace std;
#define ll long long
#define MN 30000050
#define K 115000
char s[MN+];
int mod;
struct mat
{
int z[][];
mat(){memset(z,,sizeof(z));}
mat operator*(mat b)
{
mat c;int i,j,k;
for(i=;i<;++i)for(j=;j<;++j)
for(k=;k<;++k)c.z[i][j]=(c.z[i][j]+(ll)z[i][k]*b.z[k][j])%mod;
return c;
}
friend bool operator<(mat a,mat b)
{
for(int i=;i<;++i)for(int j=;j<;++j)
{
if(a.z[i][j]<b.z[i][j])return true;
if(a.z[i][j]>b.z[i][j])return false;
}
}
}f,k,p;
mat pow(ll x)
{
mat r=f,t=f;
for(--x;x;x>>=,t=t*t)if(x&)r=r*t;
return r;
}
map<mat,int> mp;
int main()
{
int i,l,r,mid;ll x,x1,x2,x3,x4,rp;
f.z[][]=f.z[][]=f.z[][]=;
fread(s,,MN,stdin);
for(l=,r=MN;l<=r;)
if(s[mid=l+r>>])l=mid+;
else i=mid,r=mid-;
while(s[--i]<''||s[i]>'')s[i]=;
while(s[i]>=''&&s[i]<='')--i;
for(l=i;s[l]<''||s[l]>'';)s[l--]=;
while(s[++i]>=''&&s[i]<='')mod=(mod<<)+(mod<<)+s[i]-'',s[i]=;
for(p=k=pow(K),i=;i<=K;++i)p=p*k,mp[p]=i;
for(p=f,i=;i<=K;++i,p=p*f)if(x=mp[p]){rp=x*K-i;break;}
for(x1=x2=x3=x4=,i=;s[i];i+=)
x1=(x1*+s[i-]-'')%rp,
x2=(x2*+s[i-]-'')%rp,
x3=(x3*+s[i-]-'')%rp,
x4=(x4*+s[i ]-'')%rp;
x=(x1*+x2*+x3*+x4)%rp;
for(i-=;s[i];++i)x=((x<<)+(x<<)+s[i]-'')%rp;
p.z[][]=p.z[][]=;if(x<)x+=rp;
printf("%d",(p*pow(x-)).z[][]);
}

正常版

#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<map>
using namespace std;
#define ll long long
#define MN 30000000
#define K 115000
char s[MN+];
int mod;
struct mat
{
int z[][];
mat(){memset(z,,sizeof(z));}
mat operator*(mat b)
{
mat c;int i,j,k;
for(i=;i<;++i)for(j=;j<;++j)
for(k=;k<;++k)c.z[i][j]=(c.z[i][j]+(ll)z[i][k]*b.z[k][j])%mod;
return c;
}
friend bool operator<(mat a,mat b)
{
for(int i=;i<;++i)for(int j=;j<;++j)
{
if(a.z[i][j]<b.z[i][j])return true;
if(a.z[i][j]>b.z[i][j])return false;
}
}
}f,k,p;
mat pow(ll x)
{
mat r=f,t=f;
for(--x;x;x>>=,t=t*t)if(x&)r=r*t;
return r;
}
map<mat,int> mp;
int main()
{
int i;ll x,rp;
f.z[][]=f.z[][]=f.z[][]=;
scanf("%s%d",s,&mod);
for(p=k=pow(K),i=;i<=K;++i)p=p*k,mp[p]=i;
for(p=f,i=;i<=K;++i,p=p*f)if(x=mp[p]){rp=x*K-i;break;}
for(i=x=;s[i];++i)x=((x<<)+(x<<)+s[i]-'')%rp;
p.z[][]=p.z[][]=;if(x<)x+=rp;
printf("%d",(p*pow(x-)).z[][]);
}

[BSGS算法]纯水斐波那契数列的更多相关文章

  1. Reverse反转算法+斐波那契数列递归+Reverse反转单链表算法--C++实现

    Reverse反转算法 #include <iostream> using namespace std; //交换的函数 void replaced(int &a,int & ...

  2. 剑指offer-第二章算法之斐波拉契数列(青蛙跳台阶)

    递归与循环 递归:在一个函数的内部调用这个函数. 本质:把一个问题分解为两个,或者多个小问题(多个小问题相互重叠的部分,会存在重复的计算) 优点:简洁,易于实现. 缺点:时间和空间消耗严重,如果递归调 ...

  3. javascript:算法之斐波那契数列

    一 //1,1,2,3,5,8,13,21这个数列 斐波那契 数列(肥波哪弃) //得到第9项是几? /*******************************111111111递归的思想*** ...

  4. PHP算法之斐波那契数列(递归)

    /*斐波那契数列 源代码分析 f(x) = 1 ; 当 x < 2 ; f(x) = f(x-1)+f(x-2); 当 x >= 2 ; 通项式为:fn ={((1+根号5)/2)^n-( ...

  5. Python算法_斐波那契数列(10)

    写一个函数,输入 n ,求斐波那契(Fibonacci)数列的第 n 项.斐波那契数列的定义如下: F(0) = 0,   F(1) = 1F(N) = F(N - 1) + F(N - 2), 其中 ...

  6. 斐波那契数列公式算法-JS实现

    之前算斐波那契数列都是算前两个数相加实现的 比如0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, 233,377,610,987,1597,2584,4181 ...

  7. 算法 递归 迭代 动态规划 斐波那契数列 MD

    Markdown版本笔记 我的GitHub首页 我的博客 我的微信 我的邮箱 MyAndroidBlogs baiqiantao baiqiantao bqt20094 baiqiantao@sina ...

  8. 《BI那点儿事》Microsoft 时序算法——验证神奇的斐波那契数列

    斐波那契数列指的是这样一个数列 0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, 233,377,610,987,1597,2584,4181,6765,10 ...

  9. Java算法求最大最小值,冒泡排序,斐波纳契数列一些经典算法<不断更新中>

    清明在家,无聊,把一些经典的算法总结了一下. 一.求最大,最小值 Scanner input=new Scanner(System.in); int[] a={21,31,4,2,766,345,2, ...

随机推荐

  1. 安装QT5.02

    1.下载QT5 SDK 下载地址:http://qt-project.org/downloads. 2.安装QT5 下载完后,假设放在Download/,切换到该目录,输入:./qt-linux-op ...

  2. NetFPGA-1G-CML Demo --- reference_router_nf1_cml

    环境 deepin 15.4 vivado 15.2 ise 14.6 前期准备 Github Wiki链接:https://github.com/NetFPGA/NetFPGA-public/wik ...

  3. Java语言基础组成

    写完才发现,这个博客不提供目录这个功能,真是想骂爹了...... 目录 关键字 标识符 注释 常量和变量 运算符 语句 函数 数组 1.关键字 描述:刚刚开始学这个的时候,真是傻傻分不清楚,不过没关系 ...

  4. bzoj千题计划288:bzoj1876: [SDOI2009]SuperGCD

    http://www.lydsy.com/JudgeOnline/problem.php?id=1876 高精压位GCD 对于  GCD(a, b)  a>b 若 a 为奇数,b 为偶数,GCD ...

  5. HTML标签小记文本类标签

    文本类标签: <input type="text" name="" value="">文本框  type(方式,方法)name文 ...

  6. RAID6三块硬盘离线导致的数据丢失恢复过程

    小编我最近参与了一例非常成功的数据恢复的案例,在这里分享给大家.用户是一组6块750G磁盘的 RAID6,先后有两块磁盘离线,但维护人员在此情况下依然没有更换磁盘,所以在第三块硬盘离线后raid直接崩 ...

  7. WebApi一个控制器中定义多个Get方法。

    问题:怎样解决一个ApiController中定义多个Get方法或者Post方法? 答:要想实现一个ApiController中定义多个Get方法或者Post方法,则需要在WebApiConfig类中 ...

  8. 常用cmd代码片段及.net core打包脚本分享

    bat基础命令 注释:rem 注释~~ 输出:echo hello world 接收用户输入:%1 %2,第n个变量就用%n表示 当前脚本路径:%~dp0 当前目录路径:%cd% 设置变量:set c ...

  9. emqtt 试用(一)安装和测试

    一.安装 http://emqtt.io/docs/v2/getstarted.html http://emqtt.io/docs/v2/advanced.html http://emqtt.io/d ...

  10. OAuth2.0学习(1-7)授权方式4-客户端模式(Client Credentials Grant)

    授权方式4-客户端模式(Client Credentials Grant) 客户端模式(Client Credentials Grant)指客户端以自己的名义,而不是以用户的名义,向"服务提 ...