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[ACM] hdu 3037 Saving Beans (Lucas定理,组合数取模)
Saving Beans
Now they turn to you for help, you should give them the answer. The result may be extremely huge; you should output the result modulo p, because squirrels can’t recognize large numbers.
Then followed T lines, each line contains three integers n, m, p, means that squirrels will save no more than m same beans in n different trees, 1 <= n, m <= 1000000000, 1 < p < 100000 and p is guaranteed to be a prime.
2 1 2 5 2 1 5
3 3HintHint For sample 1, squirrels will put no more than 2 beans in one tree. Since trees are different, we can label them as 1, 2 … and so on. The 3 ways are: put no beans, put 1 bean in tree 1 and put 2 beans in tree 1. For sample 2, the 3 ways are: put no beans, put 1 bean in tree 1 and put 1 bean in tree 2.
以下转载于:
http://blog.csdn.net/tju_virus/article/details/7843248
题目相当于求n个数的和不超过m的方案数。
如果和恰好等于m,那么就等价于方程x1+x2+...+xn = m的解的个数,利用插板法可以得到方案数为:
(m+1)*(m+2)...(m+n-1) = C(m+n-1,n-1) = C(m+n-1,m)
现在就需要求不大于m的,相当于对i = 0,1...,m对C(n+i-1,i)求和,根据公式C(n,k) = C(n-1,k)+C(n-1,k-1)得
C(n-1,0)+C(n,1)+...+C(n+m-1,m)
= C(n,0)+C(n,1)+C(n+1,2)+...+C(n+m-1,m)
= C(n+m,m)
现在就是要求C(n+m,m) % p,其中p是素数。
然后利用Lucas定理的模板就可以轻松的求得C(n+m,m) % p的值
下面简单介绍一下Lucas定理:
Lucas定理是用来求 C(n,m) mod p的值,p是素数(从n取m组合,模上p)。
描述为:
Lucas(n,m,p)=C(n%p,m%p)* Lucas(n/p,m/p,p)
Lucas(x,0,p)=1;
A、B是非负整数,p是质数。AB写成p进制:A=a[n]a[n-1]...a[0],B=b[n]b[n-1]...b[0]。
则组合数C(A,B)与C(a[n],b[n])*C(a[n-1],b[n-1])*...*C(a[0],b[0]) modp同余
即:Lucas(n,m,p)=c(n%p,m%p)*Lucas(n/p,m/p,p)
简单的理解就是:
以求解n! % p 为例,把n分段,每p个一段,每一段求得结果是一样的。但是需要单独处理每一段的末尾p,2p,...,把p提取出来,会发现剩下的数正好又是(n/p)! ,相当于
划归了一个子问题,这样递归求解即可。
这个是单独处理n!的情况,当然C(n,m)就是n!/(m! *(n-m)!),每一个阶乘都用上面的方法处理的话,就是Lucas定理了
Lucas最大的数据处理能力是p在10^5左右。
而C(a,b) =a! / ( b! * (a-b)! ) mod p
其实就是求 ( a! / (a-b)!) * ( b! )^(p-2) mod p
(上面这一步变换是根据费马小定理:假如p是质数,且a,p互质,那么a的(p-1)次方除以p的余数恒为1,
那么a和a^(p-2)互为乘法逆元,则(b / a) = (b * a^(p-2) ) mod p)
代码:
#include <iostream> #include <string.h> #include <cmath> #define ll long long using namespace std; const int maxn=100002; ll n,m,p; ll fac[maxn]; void getfac(ll p)//预处理阶层 { fac[0]=1; for(int i=1;i<=p;i++) fac[i]=fac[i-1]*i%p; } ll power(ll a,ll n,ll p)//快速幂运算 { ll ans=1; while(n) { if(n&1) ans=ans*a%p; a=a*a%p; n/=2; } return ans; } ll lucas(ll n,ll m,ll p) { ll ans=1; while(n&&m) { ll a=n%p; ll b=m%p; if(a<b) return 0; ans=(ans*fac[a]*power(fac[b]*fac[a-b]%p,p-2,p))%p;// fac[b]*fac[a-b]后面别忘了%p,否则WA n/=p; m/=p; } return ans; } int main() { int t;cin>>t; while(t--) { cin>>n>>m>>p; getfac(p); cout<<lucas(n+m,m,p)<<endl; } return 0; }
Lucas 定理两种写法:
ll lucas(ll n,ll m,ll p) { ll ans=1; while(n&&m) { ll a=n%p; ll b=m%p; if(a<b) return 0; ans=(ans*fac[a]*power(fac[b]*fac[a-b]%p,p-2,p))%p;// fac[b]*fac[a-b]后面别忘了%p,否则WA n/=p; m/=p; } return ans; }
int Lucas(lld n,lld m,lld p) { if(m==0) return 1; return((lld)Cm(n%p,m%p,p)*(lld)Lucas(n/p,m/p,p))%p; }
int Cm(lld n,lld m,lld p) { lld a = 1,b = 1; if(m > n) return 0; //实现(a!/(a-b)!) * (b!)^(p-2)) mod p,由于n比较大,所以,此处不知道有什么好的优化 while(m) { a = (a * n) % p; b = (b * m) % p; m--; n--; } return ((lld)a * (lld)Pow(b,p-2,p))%p; }
[ACM] hdu 3037 Saving Beans (Lucas定理,组合数取模)