Matrix Multiplication (& Quick Power)
Description
中国环……
中国环是一串环,你要解开第n个环的话,必须先将前n – 2个环脱下来,第 n – 1个环仍在串上,然后才可以去脱下或者串上第n个环。
第1个环可以随便操作。
输入环的数量n。
输出最少几步可以把所有环都脱下来。
Type
Matrix Multiplication
Quick Power
Analysis
这种题一看就欠打表。
欠打表的题一般都是递推。
所以这题是递推……
我们设f(x)为把前x个的环脱下来的最少步骤,f(n)就是我们要求的解。
然后我们来思考,如何推出f(x)。
要把前x个环脱下来,就要先把前x – 2个环脱下来,然后脱下第x个环,这一步要花费f(x – 2) + 1步。
然后我们要考虑如何把第x + 1个环脱下来。
由于一个环可以脱下来的时候,也可以套上去,这个过程可逆。
所以,我们可以花费f(x – 2)步,把前x – 2个环套上去。
这时候我们发现,我们的任务转化为如何把前x – 1个环脱下来,即f(x – 1)。
这时候,便得到我们的递推公式: f(x) = f(x – 2) + 2 * f(x – 1) + 1
由于n很大,我们应该用矩阵乘法 + 快速幂求解。
Solution
// HDOJ 2842 // Chinese Rings // by A Code Rabbit #include <cstdio> #include <cstring> const int MAXO = 3; const int MOD = 200907; template <typename T> struct Matrix { T e[MAXO][MAXO]; int o; Matrix(int ord) { memset(e, 0, sizeof(e)); o = ord; } Matrix operator*(const Matrix& one) { Matrix res(o); for (int i = 0; i < o; i++) for (int j = 0; j < o; j++) for (int k = 0; k < o; k++) res.e[i][j] += e[i][k] * one.e[k][j]; return res; } Matrix operator%(int mod) { for (int i = 0; i < o; i++) for (int j = 0; j < o; j++) e[i][j] %= mod; return *this; } }; template <typename T> T QuickPower(T rdx, int exp, int mod) { T res = rdx; exp--; while (exp) { if (exp & 1) res = res * rdx % mod; exp >>= 1; rdx = rdx * rdx % mod; } return res; } int n; int original_solution[] = { 2, 1, 1, }; int main() { while (scanf("%d", &n) && n) { Matrix<long long> mat_one(3); mat_one.e[0][0] = 1; mat_one.e[0][1] = 1; mat_one.e[1][0] = 2; mat_one.e[2][0] = 1; mat_one.e[2][2] = 1; if (n <= 2) { printf("%d\n", original_solution[2 - n]); continue; } else { Matrix<long long> mat_ans = QuickPower(mat_one, n - 2, MOD); int sum = 0; for (int i = 0; i < MAXO; ++i) sum += original_solution[i] * mat_ans.e[i][0]; printf("%d\n", sum % MOD); } } return 0; }