HDU2604 Queuing(矩阵快速幂)

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今天学习了一发矩阵快速幂,暂时将这个算法的作用理解为用来加速递推。
        这题就是一个递推,但是因为模数不一样,所以每次都要重新计算一下递推的答案,那么直接for一遍会超时,但是用矩阵快速幂来递推就跑的飞快啦!
        思路:在每个合法队列后面加一个’m’是合法的,所以f(n-1)是一部分。如果要在合法队列最后加上’f’的话,就要考虑两种情况,一种是mmf,一种是mmff,这两种就是f(n-3)+f(n-4)。递推式就是f(n)=f(n-1)+f(n-3)+f(n-4)。矩阵快速幂其实就是快速幂,只是把数字相乘改为了矩阵相乘,那么构造一个4*4的矩阵,用这个矩阵来递推,就可以模拟递推的过程啦!

#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<algorithm>
#include<cmath>
#include<cstdlib>
#include<cctype>
#include<string>
#include<iostream>
#include<vector>
#include<map>
#include<queue>
using namespace std;
#define PB push_back
typedef long long ll;
typedef pair<int,int> pii;
const int INF=1e9+7;
#define lson l,m,rt<<1
#define rson m+1,r,rt<<1|1
#define calm (l+r)>>1

int n,m;
struct node{
    int a[4][4];
    friend node operator * (node a,node b){
        node c;
        for(int i=0;i<4;i++){
            for(int j=0;j<4;j++){
                c.a[i][j]=0;
                for(int k=0;k<4;k++){
                    c.a[i][j]=(c.a[i][j]+a.a[i][k]*b.a[k][j])%m;
                }
            }
        }
        return c;
    }
    friend node operator ^ (node a,int b){
        node r;
        memset(r.a,0,sizeof r.a);
        for(int i=0;i<4;i++){r.a[i][i]=1;}
        while(b){
            if(b&1)r=r*a;
            a=a*a;
            b>>=1;
        }
        return r;
    }
};
int main(){
    //freopen("input.txt","r",stdin);
    int s[4]={9,6,4,2};
    int temp[4][4]={
        {1,0,1,1},//i-1 i
        {1,0,0,0},//i-2 i-1
        {0,1,0,0},//i-3 i-2
        {0,0,1,0} //i-4 i-3
    };
    node base;
    for(int i=0;i<4;i++){
        for(int j=0;j<4;j++){
            base.a[i][j]=temp[i][j];
        }
    }
    while(scanf("%d%d",&n,&m)!=EOF){
        if(n==0||m==1){
            printf("0\n");continue;
        }
        if(n<=4){
            printf("%d\n",s[4-n]%m);continue;
        }
        node mat=base^(n-4);
        int ans=0;
        for(int i=0;i<4;i++){
            ans=(ans+mat.a[0][i]*s[i])%m;
        }
        printf("%d\n",ans);
    }
    return 0;
}

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