矩阵快速幂 HDU1757

题目连接

题目大意:

给出k,m,求f(k)%m,其中
x<10时,f(x)=x
x>=10时,f(x)=a0 * f(x-1) + a1 * f(x-2) + a2 * f(x-3) + …… + a9 * f(x-10)
ai(0<=i<=9)会给出且只能为0或1

解题思路:

带入公式易推导得
k>=10时,
f(k)=f(9)*b0+f(8)*b1+f(7)*b2+f(6)*b3+f(5)*b4+f(4)*b5+f(3)*b6+f(2)*b7+f(1)*b8+f(0)*b9;
其中,b1-b9可用以下矩阵求出:
矩阵快速幂 HDU1757_第1张图片
该矩阵的a0-a9是题目给出,求出这个矩阵的(k-9)次方后的首行数即是b0-b9的值。这里需要用到矩阵快速幂。

题目代码:

#include "bits/stdc++.h"
using namespace std;

typedef long long LL;

struct MATRIX       //矩阵
{
    LL m[15][15];
};

MATRIX IN;
MATRIX E;
LL mod;
LL k;

MATRIX mul(MATRIX a, MATRIX b)      //矩阵乘法
{
    MATRIX ans;
    memset(ans.m, 0, sizeof ans.m); 
    for(int i=0; i<10; i++)     //第i行结果 
    {
        for(int j=0; j<10; j++) //第j列结果 
        {
            for(int k=0; k<10; k++)
            {
                ans.m[i][j] = (ans.m[i][j] + a.m[i][k] * b.m[k][j]) % mod;
                ans.m[i][j] %= mod;
            }
        }
    }
    return ans;
}

MATRIX quickpow(LL k)       //快速幂
{
    MATRIX ans = E;         //单位矩阵
    MATRIX n = IN;
    while(k > 0)
    {
        if(k & 1)   //判断奇偶
            ans = mul(ans, n);
        n = mul(n, n);
        k >>= 1;
    }
    return ans;
}

int main()
{
    memset(E.m, 0, sizeof E.m);
    int p;
    for(p = 0; p < 10; p++)
        E.m[p][p] = 1;         //单位矩阵初始化
    while(~scanf("%lld%lld", &k, &mod))
    {
        int i;
        memset(IN.m, 0, sizeof IN.m);
        for(i = 0; i < 10; i++)
        {
            scanf("%lld", &IN.m[0][i]);
        }
        for(i = 1; i < 10; i++)
        {
            IN.m[i][i-1] = 1;
        }//所求矩阵初始化

        if(k >= 10)
        {
            MATRIX ans = quickpow(k-9);
            LL pri = 0;
            for(i=0; i < 10; i++)
            {
                pri = (pri+(i * ans.m[0][9-i])) % mod; 
            }
            printf("%lld\n", pri);
        }
        else
        {
            printf("%lld\n", k % mod);
        }
    }
    return 0;
}

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