首页 > 代码库 > poj 3150 Cellular Automaton(矩阵快速幂)
poj 3150 Cellular Automaton(矩阵快速幂)
http://poj.org/problem?id=3150
大致题意:给出n个数,问经过K次变换每个位置上的数变为多少。第i位置上的数经过一次变换定义为所有满足 min( abs(i-j),n-abs(i-j) )<=d的j位置上的数字之和对m求余。
思路:
我们先将上述定义表示为矩阵
B =
1 1 0 0 1
1 1 1 0 0
0 1 1 1 0
0 0 1 1 1
1 0 0 1 1
B[i][j] = 表示i与j满足上述关系,B[i][j] = 0表示i与j不满足上述关系。根据这个矩阵,那么样例1中1 2 2 1 2经过一次变换变成了5 5 5 5 4。
其实这也是矩阵相乘的问题,令A = 1 2 2 1 2,那么A * B = 5 5 5 5 4。那么要经过K次变换,答案无疑是 A*(B^k)mod m。
用矩阵快速幂的复杂度为 O(n^3 * log k),n最大是500,K也很大,必会TLE。logk是不会变了,优化在于n^3。仔细观察B矩阵,发现它是有规律的,它的每一行都是它上一行右移一位得到的。那么在矩阵相乘时,我们只需计算第一行,然后整个矩阵就算出来了,这样复杂度降为O(n^2 * log k)。
A这道题真是太坎坷了。在矩阵相乘时我传的两个参数是结构体,里面是500*500的数组,一运行就崩了,一直找找不到原因,最后发现传参的问题,它相当于直接把两个结构体传过去,显然太大了,随后就改成指针传参,后来因为没有释放内存,1MLE,再后来把k和d 输反了,1WA,最后终于2000+ms过了。。
#include <stdio.h> #include <iostream> #include <algorithm> #include <set> #include <map> #include <vector> #include <math.h> #include <string.h> #include <queue> #include <string> #include <stdlib.h> #define LL long long #define _LL __int64 #define eps 1e-8 #define PI acos(-1.0) using namespace std; const int INF = 0x3f3f3f3f; const int maxn = 510; _LL b[maxn],ans[maxn]; int n,m,k,d; int mod; struct matrix { _LL mat[maxn][maxn]; }a,*res; matrix *matrixMul(matrix *x, matrix *y) { matrix *tmp; tmp = (matrix *)malloc(sizeof(matrix)); memset((*tmp).mat,0,sizeof((*tmp).mat)); for(int i = 0; i < 1; i++) { for(int k = 0; k < n; k++) { if( (*x).mat[i][k] == 0) continue; for(int j = 0; j < n; j++) { (*tmp).mat[i][j] += (*x).mat[i][k] * (*y).mat[k][j]; if((*tmp).mat[i][j] >= mod) (*tmp).mat[i][j] %= mod; } } } for(int i = 0; i < n; i++) { for(int j = 0; j < n; j++) { if(i == 0) (*x).mat[i][j] = (*tmp).mat[i][j]; else (*x).mat[i][j] = (*x).mat[i-1][(j-1+n)%n]; } } free(tmp); return x; } matrix *Mul(matrix *x, int k) { matrix *tmp; tmp = (matrix *)malloc(sizeof(matrix)); memset((*tmp).mat,0,sizeof((*tmp).mat)); for(int i = 0; i < n; i++) (*tmp).mat[i][i] = 1; while(k) { if(k&1) tmp = matrixMul(tmp,x); x = matrixMul(x,x); k >>= 1; } return tmp; } int main() { while(~scanf("%d %d %d %d",&n,&m,&d,&k)) { mod = m; for(int i = 0; i < n; i++) scanf("%I64d",&b[i]); for(int i = 0; i < n; i++) { for(int j = 0; j < n; j++) { if(min (abs(i-j),n-abs(i-j)) <= d) a.mat[i][j] = 1; else a.mat[i][j] = 0; } } res = Mul(&a,k); memset(ans,0,sizeof(ans)); for(int i = 0; i < n; i++) { for(int j = 0; j < n; j++) { ans[i] += b[j] * ((*res).mat[j][i]); if(ans[i] >= mod) ans[i] %= mod; } } for(int i = 0; i < n-1; i++) printf("%I64d ",ans[i]); printf("%I64d\n",ans[n-1]); } return 0; }
声明:以上内容来自用户投稿及互联网公开渠道收集整理发布,本网站不拥有所有权,未作人工编辑处理,也不承担相关法律责任,若内容有误或涉及侵权可进行投诉: 投诉/举报 工作人员会在5个工作日内联系你,一经查实,本站将立刻删除涉嫌侵权内容。