Codeforces621E 矩阵构造快速幂

比赛的时候 构造矩阵想岔了,矩阵构造熟练度明显不够。。。

ACCode:

#pragma comment(linker, "/STACK:1024000000,1024000000")
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<algorithm>
#include<iostream>
#include<vector>
#include<set>
#include<map>
#include<queue>
#include<sstream>
#include<string>
#include<bitset>
using namespace std;

typedef long long LL;

const LL LINF = (1LL <<63);
const int INF = 1 << 31;


const int NS = 100010;
const int MS = 10;
const int KS = 105;
const LL MOD = 1000000007;

struct matrix{
    #define M_SIZE (KS)
    int len;
    int a[M_SIZE][M_SIZE];

    void initClear(int _len)
    {
        len = _len;
        memset(a, 0, sizeof(a));
    }

    void initOne(int _len)
    {
        initClear(_len);
        for(int i = 0; i < len; i++)
        {
            a[i][i] = 1;
        }
    }

    void initStruct(int _len, int* dig)
    {
        initClear(_len);

        int lim = min(MS, len);
        for(int i = 0; i < len; i++)
        {
            for(int j = 0; j < lim; j++)
            {
                int vi = (i * 10 + j) % len;
                a[i][vi] += dig[j];
            }
        }
    }

    matrix operator * (const matrix &right)const
    {
        matrix res; res.initClear(len);

        for(int row = 0; row < len; row++)
        {
            for(int col = 0; col < len; col++)
            {
                for(int pos = 0; pos < len; pos++)
                {
                    if(a[row][pos] > 0 && right.a[pos][col])
                    {
                        res.a[row][col] += ((LL)a[row][pos] * right.a[pos][col]) % MOD;
                        if(res.a[row][col] >= MOD)
                        {
                            res.a[row][col] -= MOD;
                        }
                    }
                }
            }
        }

        return res;
    }

    matrix operator + (const matrix &right)const
    {
        matrix res; res.initClear(len);

        for(int row = 0; row < len; row++)
        {
            for(int col = 0; col < len; col++)
            {
                res.a[row][col] = (this->a[row][col] + right.a[row][col]);
                if(res.a[row][col] >= MOD)
                {
                    res.a[row][col] -= MOD;
                }
                else if(res.a[row][col] < 0)
                {
                    res.a[row][col] += MOD;
                }
            }
        }
        return res;
    }

    matrix qpow(LL y)
    {
        matrix ans; ans.initOne(this->len);
        matrix x; x = *this;
        for(;y > 0; y >>= 1)
        {
            if(y & 1)
            {
                ans = ans * x;
            }
            x = x * x;
        }
        return ans;
    }

    void print()
    {

        for(int row = 0; row < len; row++)
        {
            for(int col = 0; col < len; col++)
            {
                cout<<this->a[row][col]<<" ";
            }
            puts("");
        }
        puts("");
    }
};

int n, b, k, x;
int dig[MS];
matrix mat;

int main()
{
#ifndef ONLINE_JUDGE
    freopen("621E.in", "r", stdin);
//    freopen("out.txt", "w", stdout);
#endif
    while(~scanf("%d %d %d %d", &n, &b, &k, &x))
    {
        int d;
        memset(dig, 0, sizeof(dig));
        for(int i = 0; i < n; i++)
        {
            scanf("%d", &d);
            dig[d]++;
        }
        if(x < MS)
        {
            for(int i = x; i < MS; i++)
            {
                dig[i % x] += dig[i];
                dig[i] = 0;
            }
        }

        mat.initStruct(x, dig);
//        mat.print();
//        printf("-------------\n");
        mat = mat.qpow(b);
//        mat.print();
//        printf("-------------\n");
        printf("%d\n", mat.a[0][k]);
    }
    return 0;
}



### Codeforces 平台上的快速幂算法题目及相关实现 #### 快速幂算法简介 快速幂是一种高效的计算 $a^b \mod c$ 的算法,其时间复杂度为 $O(\log b)$。通过将指数分解成二进制形式并利用平方倍增的方式减少乘法次数来提高效率。 --- #### 题目解析与实现方法 以下是两道来自 Codeforces 平台上涉及快速幂的经典题目及其解决方案: --- ##### **题目一:Codeforces 1594B** 这是一道典型的快速幂应用题,目标是找到第 $k$ 个以 $n$ 为底的幂底数累加的结果[^1]。 ###### 解决方案 给定整数 $n$ 和 $k$,我们需要按照 $k$ 的二进制表示逐位判断哪些位置对应的幂需要被加入最终结果中。具体实现如下: ```cpp #include <iostream> #define ll long long using namespace std; const int MOD = 1e9 + 7; int main() { int t; cin >> t; while (t--) { ll n, k; cin >> n >> k; ll ans = 0, s = 1; // 初始化答案和当前幂值 while (k != 0) { if (k & 1) { // 如果当前位为1,则加上对应幂值 ans = (ans + s) % MOD; } s = s * n % MOD; // 更新幂值 k >>= 1; // 右移一位 } cout << ans << endl; } return 0; } ``` 此代码的核心在于使用 `while` 循环逐步处理 $k$ 的每一位,并根据是否为 $1$ 来决定是否将其对应的幂值加入到总和中。 --- ##### **题目二:CodeForces - 894B Ralph And His Magic Field** 本题同样涉及到快速幂的应用,但更侧重于组合数学中的计数问题[^2]。 ###### 解决方案 对于输入的三个参数 $n$, $m$, 和 $k$,我们可以通过快速幂函数高效地求解 $(2^{(n-1)})^{(m-1)} \mod INF$ 的值。如果 $k=-1$ 且 $(n+m)\%2\neq0$,则直接返回 $0$;否则继续执行快速幂逻辑。 ```cpp #include <iostream> using namespace std; const long long INF = 1e9 + 7; long long fast_pow(long long base, long long exp) { long long result = 1; base %= INF; while (exp > 0) { if (exp & 1) { result = (result * base) % INF; } base = (base * base) % INF; exp >>= 1; } return result; } int main() { long long n, m, k; cin >> n >> m >> k; if (k == -1 && (n + m) % 2 != 0) { cout << "0" << endl; return 0; } cout << fast_pow(fast_pow(2, n - 1), m - 1) << endl; return 0; } ``` 这段程序定义了一个通用的快速幂辅助函数 `fast_pow`,用于简化主流程中的幂运算部分[^2]。 --- #### 总结 以上两个例子展示了如何在不同场景下灵活运用快速幂技术解决问题。无论是简单的累加还是复杂的嵌套幂运算,都可以借助这一技巧显著提升性能。 ---
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