POJ 3233 Matrix Power Series( 矩阵快速幂 + 等比数列二分求和)

- POJ 3233 -

Matrix Power Series

时间限制: 3000 MS | 内存限制: 131072 K

题意:

给定 n×n 的整数矩阵 A 和正整数 k和m, 令 S=A + A2 + A3 +…+ Ak , 求 S mod m 的值 .

数据范围:

n (n ≤ 30), k (k ≤ 109) , m (m < 104)

解题思路:

矩阵快速幂 + 等比数列二分求和

代码:

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <algorithm>
using namespace std;

typedef long long ll;
const int N=35;

struct mat {
    int arr[N][N];
//     mat()
//    {
//        memset(arr,0,sizeof(arr));//初始化!!!
//    }
};

int n, k, m;

mat mul(mat a, mat b) {//矩阵乘法
    mat ret;
    for(int i=0; i<n; i++) {
        for(int j=0; j<n; j++) {
            ret.arr[i][j]=0;
            for(int c=0; c<n; c++)
                ret.arr[i][j]=(ret.arr[i][j]+a.arr[i][c]*b.arr[c][j]%m)%m;
        }
    }
    return ret;
}

mat add(mat a, mat b) {
    mat ret;
    for(int i=0; i<n; i++) {
        for(int j=0; j<n; j++) {
            ret.arr[i][j]=(a.arr[i][j]+b.arr[i][j])%m;
        }
    }
    return ret;
}

mat power(mat a, int k) {
    mat b;
//    for(int i=0; i<n; i++)
//        b.arr[i][i]=1;//初始化为单位矩阵
    //若没有前面struct里的初始化,则b的初始化如下
    for(int i=0; i<n; i++) {
        for(int j=0; j<n; j++) {
            b.arr[i][j]=(i==j ? 1 : 0);
        }
    }
    while(k) {//矩阵快速幂
        if(k&1)
            b=mul(a, b);//注意a,b的顺序
        a=mul(a, a);
        k>>=1;//别漏了"="
    }
    return b;
}

mat dic(mat a, int t) {//等比数列二分求和
    if(t==1) return a;
    if(t&1) //k为奇数时,将它化为偶数
        return add(dic(a, t-1), power(a, t));
    else
        return mul(add(power(a, 0), power(a, t/2)), dic(a, t/2));
}

int main() {
    mat init, res;
    scanf("%d %d %d", &n, &k, &m);
    for(int i=0; i<n; i++) {
        for(int j=0; j<n; j++) {
            scanf("%d", &init.arr[i][j]);
        }
    }
    res=dic(init, k);
    for(int i=0; i<n; i++) {
        for(int j=0; j<n; j++) {
            if(j) printf(" ");
            printf("%d", res.arr[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }
    return 0;
}
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