POJ_1995(快速幂)(Raising Modulo Numbers)

POJ_1995(快速幂)(Raising Modulo Numbers)

Raising Modulo Numbers
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Description

People are different. Some secretly read magazines full of interesting girls' pictures, others create an A-bomb in their cellar, others like using Windows, and some like difficult mathematical games. Latest marketing research shows, that this market segment was so far underestimated and that there is lack of such games. This kind of game was thus included into the KOKODáKH. The rules follow: 

Each player chooses two numbers Ai and Bi and writes them on a slip of paper. Others cannot see the numbers. In a given moment all players show their numbers to the others. The goal is to determine the sum of all expressions AiBi from all players including oneself and determine the remainder after division by a given number M. The winner is the one who first determines the correct result. According to the players' experience it is possible to increase the difficulty by choosing higher numbers. 

You should write a program that calculates the result and is able to find out who won the game. 

Input

The input consists of Z assignments. The number of them is given by the single positive integer Z appearing on the first line of input. Then the assignements follow. Each assignement begins with line containing an integer M (1 <= M <= 45000). The sum will be divided by this number. Next line contains number of players H (1 <= H <= 45000). Next exactly H lines follow. On each line, there are exactly two numbers Ai and Bi separated by space. Both numbers cannot be equal zero at the same time.

Output

For each assingnement there is the only one line of output. On this line, there is a number, the result of expression 

(A1B1+A2B2+ ... +AHBH)mod M.

Sample Input

3
16
4
2 3
3 4
4 5
5 6
36123
1
2374859 3029382
17
1
3 18132

Sample Output

2
13195
13

提示: 取模(取余),注意:此题不能直接先求Bi次方和再取余,因为从样例中的一组数据(Ai=2374859,Bi=3029382)便可以看出,得到的结果是一个很大的数,即使用long  long(_int64),仍然会溢出。(最后一组数据相对上一组,小很多,3的18132次方用long  long存,得到的结果是一个负数,说明溢出了。)。此题需要转换一下思路:

     

                 (78^5)%35

                 78*78^4(78^5)

              =[ (78%35)+(78/35)*35 ]*78^4

              =(78%35)*78^4+(78/35)*35*78^4(把原式分成两部分,前者是78%35的余数和78^4的乘积,后者是78/35的商和35及78^4的积.)

              =……                                                   (显然后者是35的整数倍可以不予考虑,只考虑前者即可,把前者继续对35进行取余,依此类推)


     情况一:    (n*m)%c

           (m*n)%c

         =( (m%c)*(n%c) )%c

         例:   (85*135)%35

                 =[ (2*35+15) *(35*3+30) ]%35

                 =[ (2*35)*(35*3)+15*(35*3)+30*(2*35)+15*30]%35  /*前3个式子都是35的整数倍,15=(85%35),30=(135%35)*/

         即:=[ (85%35)*(135%35) ]%35


    情况二:(n+m)%c

  例:      (85+135)% 35                (85=35*2+15  ,  135=35*3+30)

              =(35*(3+2)+30+15)%35

              =(30+15)%35

            (n+m)%c

           =(n%c+m%c)%c

My   solution:

/*2015.8.22*/

注意:在进行取余操作时,若用for循环一个余数一个余数求,会超时,需用快速幂的方法来求。

#include<stdio.h>/*如果题中的Ai和M都没有超出int型范围,则下面就不需用long long(_int64)型数据*/
int h[5000][2],m; /*下面代码主要是对(Ai%M),进行操作,所以二者若没有超出int型范围,代码就不需用long long*/
                   /*h数组存放Ai和Bi*/
int mi(int a,int b) /*取余+快速幂*/  
{
	int ans=1;
	while(b)
	{
	  if(b%2)
	  ans=(ans*a%m);
	  a=((a%m)*(a%m))%m;
	  b=b/2;
	}
    return ans%m;
}
int main()
{
	int i,j,n,t,mod,sum;
	scanf("%d",&n);
	while(n--)
	{
		sum=0;mod=0;
		scanf("%d%d",&m,&t);
		for(i=0;i<t;i++)
		{
			scanf("%d%d",&h[i][0],&h[i][1]);
			sum+=mi(h[i][0],h[i][1]);
		}
	    mod=sum%m;
	    printf("%d\n",mod);
	}
	return 0;
}

用long long 型数据:

#include<stdio.h>
long long  h[5000][2],m;
long long mi(long long a,long long b)
{
	long long ans=1;
	while(b)
	{
	 if(b%2)
	  ans=(ans*a%m);
	  a=((a%m)*(a%m))%m;
	  b=b/2;
	}
    return ans%m;
}
int main()
{
	long long i,j,n,t;
	long long sum,mod;
	scanf("%I64d",&n);
	while(n--)
	{
		sum=0;mod=0;
		scanf("%I64d%I64d",&m,&t);
		for(i=0;i<t;i++)
		{
			scanf("%I64d%I64d",&h[i][0],&h[i][1]);
			if(m!=0)
			sum+=mi(h[i][0],h[i][1]);/*当m=0时,不进行函数调用,数据不处理.但数据仍要输入,由于m先于测试数据输入,当判断m=0后,若*/
		} /*停止此次操作,由于输入的数据没有存放到相应变量中,在执行下一次操作时,这些数据会自动填充到其它变量中导致程序出错*/
	    if(m!=0)
	      mod=sum%m;
	      printf("%I64d\n",mod);/*该题当m=0时,输出任意值都能AC,或者没有输出也能AC*/
	}
	return 0;
}






### 关于POJ 1995问题的快速幂C++实现 对于POJ 1995问题,其核心在于通过矩阵快速幂算法高效解决大规模数据下的指数运算。以下是基于引用材料中的相关内容构建的一个完整的解决方案。 #### 矩阵快速幂的核心逻辑 矩阵快速幂是一种高效的计算方式,在处理线性递推关系时尤为有效。例如斐波那契数列可以通过构造特定的转移矩阵来加速计算[^4]。具体来说,给定一个初始状态向量和一个转移矩阵,经过若干次幂运算后可获得目标状态。 以下是一个通用的矩阵快速幂模板: ```cpp #include <iostream> using namespace std; const int N = 2; // 定义矩阵大小 struct Matrix { long long m[N][N]; }; // 矩阵乘法函数 Matrix multiply(const Matrix& a, const Matrix& b) { Matrix c; for (int i = 0; i < N; ++i) { for (int j = 0; j < N; ++j) { c.m[i][j] = 0; for (int k = 0; k < N; ++k) { c.m[i][j] += a.m[i][k] * b.m[k][j]; c.m[i][j] %= 10000; // 取模操作 } } } return c; } // 快速幂函数 Matrix fastPower(Matrix base, long long exp) { Matrix result; for (int i = 0; i < N; ++i) { for (int j = 0; j < N; ++j) { result.m[i][j] = (i == j); } } while (exp > 0) { if (exp % 2 == 1) { result = multiply(result, base); } base = multiply(base, base); exp /= 2; } return result; } int main() { long long n; cin >> n; // 初始化转移矩阵 Matrix trans; trans.m[0][0] = 0; trans.m[0][1] = 1; trans.m[1][0] = 1; trans.m[1][1] = 1; // 计算结果矩阵 if (n == 0 || n == 1) { cout << 1 << endl; } else { Matrix res = fastPower(trans, n - 1); // 初始状态向量 long long fib_prev = 1; long long fib_curr = 1; // 输出结果 cout << (res.m[0][0] * fib_prev + res.m[0][1] * fib_curr) % 10000 << endl; } return 0; } ``` 此代码实现了针对斐波那契数列的大规模项求解功能,并采用了取模`%10000`的操作以满足题目需求。其中的关键部分包括矩阵乘法、快速幂以及状态转移的设计[^3]。 #### 特殊注意点 在实际提交过程中需要注意以下几个方面: - **大数组定义**:如果涉及更大的矩阵或者更复杂的动态规划表,则需特别留意内存分配的位置及其范围限制[^2]。 - **时间复杂度控制**:尽管快速幂本身具有较低的时间复杂度O(log n),但在极端情况下仍需验证是否存在进一步优化空间。 - **边界条件处理**:如输入为较小数值时直接返回已知答案而非进入循环计算流程。
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