有n个白色正方形排成一排,现在你需要把至少2个正方形涂黑,并且相邻两个正方形不能都是黑色,求方案数(不考虑旋转和翻转),并对1000000007(1e9+7)取模。
有n个白色正方形排成一排,现在你需要把至少2个正方形涂黑,并且相邻两个正方形不能都是黑色,求方案数(不考虑旋转和翻转),并对1000000007(1e9+7)取模。
多组测试数据(大约10000组),处理到EOF。
每组数据包含一行,表示n(2 <= n <= 109)。
对于每组数据输出一行,表示方案数对1000000007(1e9+7)取模。
2
3
4
0
1
3
先算了前几个,在oeis查到了这个数列(http://oeis.org/A001924),看到了下方的公式有:a[n]=Fib(n+4)-n-3,想到斐波那契数列有通项公式,就直接用double求出来,看到前几十个都是符合的就交了,结果WA,重新测试很大的数(44以后),由于有n次方运算,double的精度产生的误差就会放大到比1000000007大,从而影响运算结果。
在写完之前,经人点播,其实已经发现了递推公式,但是看到有递推公式中有n和常数,就放弃了矩阵快速幂(果真是做题太少了),更坚定的通过通项求解的信念。。。
其实在我自己数的时候就已经用了求递推公式的方法,只不是没注意到。。。
设g(x)=1+2+…+x;
刚开始只看到每次只求一个的个数,没有注意到他的个数与前面的个数的关系
f(3)=g(1)
f(4)=g(2)
f(5)=g(3)+g(1)=g(2)+3+g(1)=f(4)+f(3)+5
f(6)=g(4)+g(1)+g(2)=g(3)+4+g(1)+g(2)=g(3)+g(1)+g(2)+4=f(5)+f(4)+4
f(7)=g(5)+g(3)+g(1)+g(2)+g(1)=g(4)+5+g(3)+g(1)+g(2)+g(1)=g(4)+g(1)+g(2)+g(3)+g(1)+5=f(6)+f(5)+5
…………
可得递推公式为:f(n)=f(n-1)+f(n-2)+n-2; ①
f(n-1)=f(n-2)+f(n-3)+n-3; ②
①-②得:f(n)=2*f(n-1)-f(n-3)+1; ③
f(n-1)=2*f(n-2)-f(n-4)+1; ④
③-④得:f(n)=3*f(n-1)-2*f(n-2)-f(n-3)+f(n-4)
则可以构造:
#include <cstdio> using namespace std; const int MAX=4; const long long MOD=1000000007; struct Matrix{ long long m[MAX][MAX]; }; Matrix P = {3,1,0,0,//此处由于编译器负数取模还是原数,所以先人工取模变成正数 MOD-2,0,1,0, MOD-1,0,0,1, 1,0,0,0}; Matrix I = {1,0,0,0, 0,1,0,0, 0,0,1,0, 0,0,0,1}; Matrix matrixmul(Matrix a,Matrix b) {//矩阵乘法 int i,j,k; Matrix c; for (i = 0 ; i < MAX; i++) for (j = 0; j < MAX;j++) { c.m[i][j] = 0; for (k = 0; k < MAX; k++) c.m[i][j] += (a.m[i][k] * b.m[k][j])%MOD; c.m[i][j] %= MOD; } return c; } Matrix quickpow(long long n) { Matrix m = P, b = I; while (n >= 1) { if (n & 1) b = matrixmul(b,m); n = n >> 1; m = matrixmul(m,m); } return b; } int main() { int n; long long f[7]={0,0,0,1,3,7,14};//f[n]分别表示n取3,4,5,6时的方案数 Matrix ans; while(1==scanf("%d",&n)) { if(n<7) printf("%lld\n",f[n]); else { ans=quickpow(n-6);//用矩阵快速幂算递推结果 printf("%lld\n",(f[6]*ans.m[0][0]+f[5]*ans.m[1][0]+f[4]*ans.m[2][0]+f[3]*ans.m[3][0])%MOD); } } return 0; }