HDU 2865 Birthday Toy [Polya 矩阵乘法]
题意:
相邻珠子不能相同,旋转等价。$n$个珠子$k$中颜色,求方案数
首先中间珠子$k$种选择,$k--$
如果没有相邻不同的限制,就和$POJ\ 2154$一样了
$|C(f)|=k^{\#(f)}$
但是有了相邻不同的限制,每种循环的颜色就不能任意选择了
旋转等价循环个数是$gcd(n,i)$,同一个循环的元素相差$i$步
容易得到只要满足长度$gcd(n,i)$的一段相邻颜色不同整个环就不同了,因为这样的一段正好每个循环有一个元素
考虑$DP$,$f[i]$表示$i$个元素组成的环染色方案数
$f[i]=(k-2)*f[i-1]+(k-1)*f[i-2]$
因为这时候$i-1$是可以和$1$相同的,那样$i$有$k-1$种选择,所以加上后面的一块
显然可以用矩阵快速幂
计算的时候使用和和$POJ\ 2154$同样的技巧
最后的式子为:
$\frac{k}{n}\sum\limits_{d \mid n}{f(d)*\phi(\frac{n}{d})},\ d \neq 1$
注意:$Candy?$把矩阵的构造函数里加上了每个矩阵都初始化为单位矩阵,认为这样就不用在做矩阵快速幂前初始化了。
然后就被坑惨了......矩阵乘法里还需要零矩阵啊啊啊啊啊啊啊
#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<algorithm>
#include<cmath>
using namespace std;
const int N=1e5+,P=1e9+;
typedef long long ll;
inline int read(){
char c=getchar();int x=,f=;
while(c<''||c>''){if(c=='-')f=-; c=getchar();}
while(c>=''&&c<=''){x=x*+c-''; c=getchar();}
return x*f;
}
int n;
ll k;
int p[N];
bool notp[N];
void sieve(int n){
for(int i=;i<=n;i++){
if(!notp[i]) p[++p[]]=i;
for(int j=;j<=p[]&&i*p[j]<=n;j++){
notp[i*p[j]]=;
if(i%p[j]==) break;
}
}
}
inline int phi(int n){
int re=n,m=sqrt(n);
for(int i=;i<=p[]&&p[i]<=m&&p[i]<=n;i++) if(n%p[i]==){
re=re/p[i]*(p[i]-);
while(n%p[i]==) n/=p[i];
}
if(n>) re=re/n*(n-);
return re%P;
}
struct Matrix{
ll a[][];
ll* operator [](int x){return a[x];}
Matrix(){a[][]=a[][]=a[][]=a[][]=;}
void ini(){a[][]=a[][]=;}
}a,b;
Matrix operator *(Matrix a,Matrix b){
Matrix c;
for(int k=;k<;k++)
for(int i=;i<;i++) if(a[i][k])
for(int j=;j<;j++) if(b[k][j])
(c[i][j]+=a[i][k]*b[k][j])%=P;
return c;
}
Matrix operator ^(Matrix a,int b){
Matrix re;re.ini();
for(;b;b>>=,a=a*a)
if(b&) re=re*a;
return re;
}
ll F[];
ll f(int x){
if(x<=) return F[x];
Matrix re=a^(x-);
re=re*b;
return re[][];
}
inline void mod(int &x){if(x>=P) x-=P;}
inline ll Pow(ll a,int b){
ll re=;
for(;b;b>>=,a=a*a%P)
if(b&) re=re*a%P;
return re;
}
inline ll Inv(ll a){return Pow(a,P-);}
void solve(){
int m=sqrt(n),ans=;
for(int i=;i<=m;i++) if(n%i==){
if(i!=) mod(ans+= f(i)*phi(n/i)%P);
if(i*i!=n) mod(ans+= f(n/i)*phi(i)%P);
}
printf("%lld\n",ans*Inv(n)%P*(k+)%P);
}
int main(){
freopen("in","r",stdin);
sieve();
while(scanf("%d%lld",&n,&k)!=EOF){
k--;
F[]=k;F[]=k*(k-)%P;F[]=k*(k-)%P*(k-)%P;
a[][]=k-; a[][]=k-;
a[][]=; a[][]=;
b[][]=F[];b[][]=;
b[][]=F[];b[][]=;
solve();
}
}
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