问题描述
给定一个矩阵A,一个非负整数b和一个正整数m,求A的b次方除m的余数。
其中一个nxn的矩阵除m的余数得到的仍是一个nxn的矩阵,这个矩阵的每一个元素是原矩阵对应位置上的数除m的余数。
要计算这个问题,可以将A连乘b次,每次都对m求余,但这种方法特别慢,当b较大时无法使用。下面给出一种较快的算法(用A^b表示A的b次方):
若b=0,则A^b%m=I%m。其中I表示单位矩阵。
若b为偶数,则A^b%m=(A^(b/2)%m)^2%m,即先把A乘b/2次方对m求余,然后再平方后对m求余。
若b为奇数,则A^b%m=(A^(b-1)%m)*a%m,即先求A乘b-1次方对m求余,然后再乘A后对m求余。
这种方法速度较快,请使用这种方法计算A^b%m,其中A是一个2x2的矩阵,m不大于10000。
输入格式
输入第一行包含两个整数b, m,第二行和第三行每行两个整数,为矩阵A。
输出格式
输出两行,每行两个整数,表示A^b%m的值。
样例输入
2 2
1 1
0 1
样例输出
1 0
0 1
#include <stdio.h>
#define SIZE 2
void copy(int a[][SIZE], int b[][SIZE])
{
int i, j;
for(i=0; i<SIZE; i++){
for(j=0; j<SIZE; j++){
a[i][j] = b[i][j];
}
}
}
void matrixMultiply(int a[][SIZE], int b[][SIZE], int m)
{
int i, j, k;
int sum, t[SIZE][SIZE];
for(i=0; i<SIZE; i++){
for(j=0; j<SIZE; j++){
sum = 0;
for(k=0; k<SIZE; k++){
sum += a[i][k] * b[k][j];
}
t[i][j] = sum % m;
}
}
copy(a, t);
}
void getResult(int a[][SIZE], int b, int m)
{
int i, j;
if(b == 0){
for(i=0; i<SIZE; i++){
for(j=0; j<SIZE; j++){
if(i == j){
a[i][j] = 1 % m;
}else{
a[i][j] = 0 % m;
}
}
}
return;
}
if(b%2 != 0){
int t[SIZE][SIZE];
copy(t, a);
getResult(a, b-1, m);
matrixMultiply(a, t, m);
}else{
getResult(a, b/2, m);
matrixMultiply(a, a, m);
}
}
int main()
{
int i, j;
int b, m, a[SIZE][SIZE];
scanf("%d%d", &b, &m);
for(i=0; i<SIZE; i++){
for(j=0; j<SIZE; j++){
scanf("%d", &a[i][j]);
}
}
getResult(a, b, m);
for(i=0; i<SIZE; i++){
for(j=0; j<SIZE; j++){
printf("%d ", a[i][j]);
}
printf("\n");
}
return 0;
}