题目链接:http://acm.hdu.edu.cn/showproblem.php?pid=3117
题目大意:求fibonacci的第i个序列的前后各4位数,如果不多于八位数则全部输出。
解题思路:可以先求出前40个fibo数,这40个数不多于八位,全输出。如果比40大,后四位可通过矩阵快速幂求得,那前四位呢?
以下改自http://www.cnblogs.com/zhaozhe/archive/2011/08/13/2137417.html
Fibonacci的通项公式为:F(n)=1/sqrt(5)(((1+sqrt(5))/2)^n+((1-sqrt(5))/2)^n)
假设F[n]可以表示成 t * 10^k(t是一个小数,k为整数),那么对于F[n]取对数log10,答案就为log10 t + K,此时很明显log10 t<1,于是我们去除整数部分,就得到了log10 t ,再用pow(10,log10 t)我们就还原回了t。将 t×1000就得到了F[n]的前四位。具体实现的时候Log10 F[n]约等于((1+sqrt(5))/2)^n/sqrt(5),这里我们把((1-sqrt(5))/2)^n这一项忽略了,因为当N>=40时,这个数已经小的可以忽略。于是log10 F[n]就可以化简成log10 (1/sqrt(5)) + n*log10 ((1+sqrt(5))/2) = 0 - 0.5 * (log10(5.0)) + n*log10 (1+sqrt(5))/2.
在输出的时候要注意最后四位取余完可能不足四位,要用0补上。
测试数据:
0
40
100000000
代码:
#include <stdio.h> #include <math.h> #include <string.h> #define MAX 40 #define MOD 10000 #define FIR ((1 + sqrt(5.0)) / 2) #define SEC ((1 - sqrt(5.0)) / 2) struct Mat{ int mat[2][2],size; Mat() { size = 2; mat[0][0] = 1,mat[0][1] = 1; mat[1][0] = 1,mat[1][1] = 0; } friend Mat operator *(Mat a,Mat b); friend Mat operator +(Mat a,Mat b); friend Mat operator ^(Mat a,int k); }E; Mat operator *(Mat a,Mat b){ Mat c; memset(c.mat,0,sizeof(c.mat)); for (int i = 0; i < c.size; ++i) for (int j = 0; j < c.size; ++j) for (int k = 0; k < c.size; ++k) if (a.mat[i][k] && b.mat[k][j]) c.mat[i][j] = (c.mat[i][j] + a.mat[i][k] * b.mat[k][j]) % MOD; return c; } Mat operator +(Mat a,Mat b){ Mat c; for (int i = 0; i < c.size; ++i) for (int j = 0; j < c.size; ++j) c.mat[i][j] = (a.mat[i][j] + b.mat[i][j]) % MOD; return c; } Mat operator ^(Mat a,int k) { Mat c = E; while (k) { if (k & 1) c = c * a; a = a * a,k >>= 1; } return c; } int main() { int i,j,k,n; int last,first; int fibo[MAX] = {0,1}; double fib; for (i = 0; i < E.size; ++i) E.mat[i][i] = 1,E.mat[i][1-i] = 0; for (i = 2; i < MAX; ++i) fibo[i] = fibo[i-1] + fibo[i-2]; while (scanf("%d",&n) != EOF){ if (n < MAX) printf("%d\n",fibo[n]); else { Mat c; c = c^n; last = c.mat[0][1] % MOD; //f(n)=1/sqrt(5)(((1+sqrt(5))/2)^n+((1-sqrt(5))/2)^n) //log10f(n) = log10 1/sqrt(5) + n*log10 (1+sqrt(5))/2 fib = -0.5 * log10(5.0) + n * log10(FIR); fib = fib - (int)fib; //log10(t) fib = pow(10,fib); while (fib < 1000) fib *= 10; printf("%d...",(int)fib); printf("%04d\n",last); } } }
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