蓝桥杯第六届省赛 垒骰子 (矩阵快速幂)

                                             垒骰子

赌圣atm晚年迷恋上了垒骰子,就是把骰子一个垒在另一个上边,不能歪歪扭扭,要垒成方柱体。
经过长期观察,atm 发现了稳定骰子的奥秘:有些数字的面贴着会互相排斥!
我们先来规范一下骰子:1 的对面是 4,2 的对面是 5,3 的对面是 6。
假设有 m 组互斥现象,每组中的那两个数字的面紧贴在一起,骰子就不能稳定的垒起来。 
atm想计算一下有多少种不同的可能的垒骰子方式。
两种垒骰子方式相同,当且仅当这两种方式中对应高度的骰子的对应数字的朝向都相同。
由于方案数可能过多,请输出模 10^9 + 7 的结果。

不要小看了 atm 的骰子数量哦~

「输入格式」
第一行两个整数 n m
n表示骰子数目
接下来 m 行,每行两个整数 a b ,表示 a 和 b 数字不能紧贴在一起。

「输出格式」
一行一个数,表示答案模 10^9 + 7 的结果。

「样例输入」
2 1
1 2

「样例输出」
544

「数据范围」
对于 30% 的数据:n <= 5
对于 60% 的数据:n <= 100
对于 100% 的数据:0 < n <= 10^9, m <= 36


资源约定:
峰值内存消耗 < 256M
CPU消耗  < 2000ms


请严格按要求输出,不要画蛇添足地打印类似:“请您输入...” 的多余内容。

所有代码放在同一个源文件中,调试通过后,拷贝提交该源码。

注意: main函数需要返回0
注意: 只使用ANSI C/ANSI C++ 标准,不要调用依赖于编译环境或操作系统的特殊函数。
注意: 所有依赖的函数必须明确地在源文件中 #include , 不能通过工程设置而省略常用头文件。

提交时,注意选择所期望的编译器类型。

矩阵快速幂递推式:

用矩阵mat[i][j]中的元素表示 骰子i面和j面的冲突关系

最后的答案 * 4^n(每个骰子确定底面后,可以任意横向旋转)

AC Code:

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#define Mod 1000000007;
using namespace std;
struct Matrix{
	int mat[6][6];
	Matrix() { memset(mat, 0, sizeof(mat)); }	//构造函数初始化矩阵
};
Matrix Multiply_Matrix(Matrix a, Matrix b) {	//矩阵乘法
	Matrix ret;
	for (int i = 0; i < 6; ++i) {
		for (int j = 0; j < 6; ++j) {
			for (int k = 0; k < 6; ++k) {
				ret.mat[i][j] += a.mat[i][k] * b.mat[k][j];
			}
		}
	}
	return ret;
}
Matrix Quick_Multiply_Cal(Matrix a, int n) {	//矩阵快速幂
	Matrix ret;
	for (int i = 0; i < 6; ++i) {
		for (int j = 0; j < 6; ++j) ret.mat[i][j] = (i == j);
	}
	while (n) {
		if (n & 1) ret = Multiply_Matrix(ret, a);
		n >>= 1;
		a = Multiply_Matrix(a, a);
	}
	return ret;
}
int Quick_Cal(int a, int n) {	//快速幂
	int ret = 1;
	while (n) {
		if (n & 1) ret = (ret * a) % Mod;
		n >>= 1;
		a = (a * a) % Mod;
	}
	return ret;
}
int main() {
	int n, m;
	while (scanf("%d%d", &n, &m) != EOF) {
		Matrix vv, res;
		fill(vv.mat[0], vv.mat[0] + 6 * 6, 1);
		memset(vv.mat, 1, sizeof(vv.mat));
		printf("%d\n", vv.mat[0][0]);
		for (int i = 0; i < m; ++i) {
			int u, v;
			scanf("%d%d", &u, &v);
			vv.mat[u - 1][v - 1] = 0;
			vv.mat[v - 1][u - 1] = 0;	//互斥面
		}
		res = Quick_Multiply_Cal(vv, n - 1);	
		int ans = 0;
		for (int i = 0; i < 6; ++i) {
			for (int j = 0; j < 6; ++j) ans = (ans + res.mat[i][j]) % Mod;
		}
		ans = (ans * Quick_Cal(4, n)) % Mod;
		printf("%d\n", ans);
	}
	return 0;
}

 

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