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hdu 1588 Gauss Fibonacci(矩阵嵌矩阵)
题目大意:
求出斐波那契中的 第 k*i+b 项的和。
思路分析:
定义斐波那契数列的矩阵
f(n)为斐波那契第n项
F(n) = f(n+1)
f(n)
那么可以知道矩阵
A = 1 1
1 0
使得 F(n) = A * F(n+1)
然后我们化简最后的答案
sum = F(b) + F(K+b) + F (2*k +b)....
sum = F(b) + A^k F(b) + A^2k F(b).....
sum = (E+A^k + A^2k.....)*F(b)
那么我们把 矩阵 A^k 定义为矩阵 K。
再递推上面的求和公式。
E E * SUM = SUM + E
0 K E K
所以构造一个内嵌矩阵的矩阵。
然后求出和乘以F(b)即可。
#include <cstdio> #include <iostream> #include <cstring> #include <iostream> #define N 2 using namespace std; typedef long long LL; LL mod; struct matrix { LL data[N][N]; friend matrix operator * (const matrix A,const matrix B) { matrix res; memset(res.data,0,sizeof res.data); for(int i=0;i<N;i++) for(int j=0;j<N;j++) for(int k=0;k<N;k++) res.data[i][j]+=(A.data[i][k]*B.data[k][j])%mod; return res; } friend matrix operator + (const matrix A,const matrix B) { matrix res; for(int i=0;i<N;i++) for(int j=0;j<N;j++) res.data[i][j]=(A.data[i][j]+B.data[i][j])%mod; return res; } friend matrix operator - (const matrix A,const matrix B) { matrix res; for(int i=0;i<N;i++) for(int j=0;j<N;j++) res.data[i][j]=((A.data[i][j]-B.data[i][j])+mod)%mod; return res; } void print() { for(int i=0;i<N;i++) { for(int j=0;j<N;j++) printf("%I64d ",data[i][j]); puts(""); } } }E,zero; struct supermax { matrix ret[N][N]; friend supermax operator * (supermax A,supermax B) { supermax res; for(int i=0;i<N;i++) for(int j=0;j<N;j++) res.ret[i][j]=zero; for(int i=0;i<N;i++) for(int j=0;j<N;j++) for(int k=0;k<N;k++) { res.ret[i][j]=res.ret[i][j]+(A.ret[i][k]*B.ret[k][j]); for(int p=0;p<N;p++) for(int q=0;q<N;q++) res.ret[i][j].data[p][q]%=mod; } return res; } }; matrix matmod(matrix origin,LL n) { matrix res=E; while(n) { if(n&1) res=res*origin; n>>=1; origin=origin*origin; } return res; } supermax Do(supermax origin,LL n) { supermax res; for(int i=0;i<N;i++) for(int j=0;j<N;j++) res.ret[i][j]=zero; for(int i=0;i<N;i++) res.ret[i][i]=E; while(n) { if(n&1) res=res*origin; n>>=1; origin=origin*origin; } return res; } int main() { memset(zero.data,0,sizeof zero.data); memset(E.data,0,sizeof E.data); for(int i=0;i<N;i++) E.data[i][i]=1; LL k,b,n; while(scanf("%I64d%I64d%I64d%I64d",&k,&b,&n,&mod)!=EOF) { matrix fib; fib.data[0][0]=1; fib.data[0][1]=1; fib.data[1][0]=1; fib.data[1][1]=0; matrix K=matmod(fib,k); supermax o; o.ret[0][0]=E; o.ret[0][1]=E; o.ret[1][0]=zero; o.ret[1][1]=K; supermax final=Do(o,n); matrix tmp=(final.ret[0][0]*zero)+(final.ret[0][1]*E); matrix B=matmod(fib,b); matrix fibb,fib0; fib0.data[0][0]=1; fib0.data[1][0]=0; fib0.data[0][1]=fib0.data[1][1]=0; fibb=B*fib0; matrix ans = tmp*fibb; printf("%I64d\n",ans.data[1][0]%mod); } return 0; }
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