hdu 4686 Arc of Dream(矩阵快速幂)
链接:http://acm.hdu.edu.cn/showproblem.php?pid=4686
题意:
其中a0 = A0
ai = ai-1*AX+AY
b0 = B0
bi = bi-1*BX+BY
最后的结果mod 1,000,000,007
n<=10^18.
分析:ai*bi=(ai-1 *ax+ay)*(bi-1 *bx+by)
=(ai-1 * bi-1 *ax*bx)+(ai-1 *ax*by)+(bi-1 *bx*ay)+(ay*by)
设p=ax*bx, q=ax*by, r=ay*bx, s=ay*by
所以ai*bi=p(ai-1 * bi-1)+q(ai-1)+r(bi-1)+s
虽然可以用递推来求出每一项,但是n太大了,直接求绝对会超时的。
设f(n)=an*bn, a(n)=an, b(n)=bn
s(n)=sum(ai*bi),i=0,1,...n
则f(i)=p*f(i-1)+q*a(i-1)+r*b(i-1)+s
这是一个递推式,对于任何一个递推式,我们都可以用矩阵法来优化,加快速度求出第n项或前n项和。
我们可以构造一个5*5的矩阵A,使得
【f(n-1),a(n-1),b(n-1),1,s(n-2)】*A=【f(n),a(n),b(n),1,s(n-1)】
=【p*f(n-1)+q*a(n-1)+r*b(n-1)+s, a(n-1)*ax+ay, b(n-1)*bx+by, 1, s(n-2)+f(n-1)】
所以我们容易得出矩阵A: 【 axbx 0 0 0 1
axby ax 0 0 0
aybx 0 bx 0 0
ayay ay by 1 0
0 0 0 0 1 】
由【f(1), a(1) ,b(1), 1, s(0)】*A = 【f(2), a(2), b(2), 1, s(1)】
以此类推得,【f(1), a(1) ,b(1), 1, s(0)】*A^(n-1) = 【f(n), a(n), b(n), 1, s(n-1)】
这样就可以快速的求出s(n-1)了,
其中f(1)=a1*b1, a(1)=a0*ax+ay,
b(1)=b0*bx+by, s(0)=a0*b0
接下来就是矩阵快速幂了。
注意:n==0时,直接输出0,不然会死循环TLE的,还有就是要用long long,也要记得mod
AC代码如下:
#include<stdio.h>
#include<string.h>
//#define LL __int64
#define LL long long
#define M 1000000007
struct Matrix
{
LL a[][];
}origin,res,tmp,A,ans;
int n;
Matrix mul(Matrix x,Matrix y)
{
int i,j,k;
memset(tmp.a,,sizeof(tmp.a));
for(i=;i<=n;i++)
for(j=;j<=n;j++)
for(k=;k<=n;k++)
{
tmp.a[i][j]+=(x.a[i][k]*y.a[k][j])%M;
tmp.a[i][j]%=M;
}
return tmp;
}
void quickpow(LL k)
{
int i;
memset(res.a,,sizeof(res.a));
for(i=;i<=n;i++)
res.a[i][i]=;
while(k)
{
if(k&)
res=mul(res,A);
A=mul(A,A);
k>>=;
}
}
int main()
{
LL N,a0,ax,ay,b0,bx,by;
LL f1,a1,b1,s0;
// while(scanf("%I64d %I64d %I64d %I64d %I64d %I64d %I64d",&N,&a0,&ax,&ay,&b0,&bx,&by)!=EOF)
while(scanf("%lld %lld %lld %lld %lld %lld %lld",&N,&a0,&ax,&ay,&b0,&bx,&by)!=EOF)
{
if(N==)
{
printf("0\n");
continue;
}
a1=(a0*ax+ay)%M;
b1=(b0*bx+by)%M;
f1=(a1*b1)%M;
s0=(a0*b0)%M;
n=;
memset(origin.a,,sizeof(origin.a));
origin.a[][]=f1;
origin.a[][]=a1;
origin.a[][]=b1;
origin.a[][]=;
origin.a[][]=s0;
memset(A.a,,sizeof(A.a));
A.a[][]=(ax*bx)%M;
A.a[][]=;
A.a[][]=(ax*by)%M;
A.a[][]=ax%M;
A.a[][]=(ay*bx)%M;
A.a[][]=bx%M;
A.a[][]=(ay*by)%M;
A.a[][]=ay%M;
A.a[][]=by%M;
A.a[][]=;
A.a[][]=; quickpow(N-);
ans=mul(origin,res);
// printf("%I64d\n",ans.a[1][5]);
printf("%lld\n",ans.a[][]);
}
return ;
}
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