zoj 3563 Alice's Sequence II__ZOJ Monthly, December 2011__矩阵的乘法和二进制快速幂

很高兴的是,看完这个题,我马上想到了是矩阵进行操作,只是苦于敲过的矩阵的题目不是很多,不敢敲

题目中给出的变换都可以用矩阵乘积的形式给出,例如:remove i就是将单位矩阵(i,i)的点置为0;double i就是将单位矩阵中(i,i)点置为2。以此类推。

由于题中的p很大,唯一的办法就是二分求

时刻要记住,在有意义的情况下,矩阵乘法满足结合率,分配率,不满足交换率,矩阵的二分法就是依据这个知识。

通过这个题,我将我手头的那个模板也整理的一下,贴一下代码吧

#include <iostream>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
using namespace std;

#define N 30
int n,m;

struct Matrix
{
    long long matrix[N][N];  //每个元素
    long long row,coloumn;
//注意这个地方前后要对应
//    Matrix(){
//        memset(matrix,0,sizeof(matrix));
//    }
};

Matrix data,matrix[13];

void init(Matrix &a) // 初始化矩阵对象
{
    memset(a.matrix,0,sizeof(a.matrix));
    a.row = n;
    a.coloumn = n;
    for(int i = 0;i < n;i++)
        a.matrix[i][i] = 1;
}

#define M 10000007
Matrix mutiply(Matrix a,Matrix b) //返回a*b
{
    long long i,j,k;
    Matrix ans;
    memset(ans.matrix,0,sizeof(ans.matrix));
    ans.row = a.row;
    ans.coloumn = b.coloumn;
    for(i=0; i<a.row; i++)
        for(k=0; k<a.coloumn; k++)
            if(a.matrix[i][k])  //优化
                for(j=0; j<b.coloumn; j++)
                {
                    ans.matrix[i][j]=(ans.matrix[i][j] + (a.matrix[i][k]*b.matrix[k][j])%M)%M;
                }
    return ans;
}

//(二进制)矩阵快速幂  //调矩阵乘法
Matrix  matrix_mi(Matrix p,int k)//   (二进制)矩阵快速幂
{
    Matrix t;
    init(t); ///注意初始化
    //for(int i=0; i<=N; i++) t.matrix[i][i]=1;  //t初值为1  初始化;N为数组长度;声明时需初始化,否则其他的值不确定。
    while(k)
    {
        if(k&1)
            t=mutiply(t,p);
        k>>=1;
        p=mutiply(p,p);
    }
    return t;
}

void deal(int i)
{
    string s;
    cin >> s;
    if(s == "remove")
    {
        int t;
        cin >> t;t--;
        matrix[i].matrix[t][t] = 0;
    }else if(s == "double")
    {
        int t;
        cin >> t;t--;
        matrix[i].matrix[t][t] = 2;
    }else if(s == "add")
    {
        int mm,nn;
        cin >> mm >> nn;mm--;nn--;
        if(mm == nn) matrix[i].matrix[nn][nn] = 2;
        else matrix[i].matrix[nn][mm] = 1;
    }else if(s == "swap")
    {
        int mm,nn;
        cin >> mm >> nn;mm--;nn--;

        matrix[i].matrix[mm][mm] = 0;
        matrix[i].matrix[nn][nn] = 0;
        matrix[i].matrix[mm][nn] = 1;
        matrix[i].matrix[nn][mm] = 1;
    }else if(s == "transform")
    {
        int c,mm,d,nn;
        cin >> c >> mm >> d >> nn;mm--;nn--;
        matrix[i].matrix[mm][mm] = c;
        matrix[i].matrix[nn][mm] = d;
        matrix[i].matrix[nn][nn] = 0;
    }else if(s == "invert")
    {
        int mm,nn;
        cin >> mm >> nn;mm--;nn--;
        for(int k = mm;k <= nn;k++)
            matrix[i].matrix[k][k] = 0;
        for(int k = mm,j = nn;k <= nn;k++,j--)
            matrix[i].matrix[j][k] = 1;
    }
}

int main()
{
    while(cin >> n)
    {
        init(data);

        memset(data.matrix,0,sizeof(data.matrix));

        for(int i = 0;i < n;i++)
            cin >> data.matrix[0][i];
        cin >> m;
        for(int i = 0;i < m;i++)
        {
            init(matrix[i]);
            deal(i);
        }
        Matrix re;
        init(re);
        //re = mutiply(data,re);
        for(int i = 0;i < m;i++)
        {
            re = mutiply(re,matrix[i]);
        }
        int p;
        cin >> p;
        int k = p / m;

        re = matrix_mi(re,k);

        for(int i = 0;i < p%m;i++)
        {
            re = mutiply(re,matrix[i]);
        }

        re = mutiply(data,re);

        for(int i = 0;i < n;i++)
        {
            if(i != 0) cout << " ";
            cout << re.matrix[0][i];
        }
        cout << "\n";
    }
    return 0;
}





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