Fibonacci POJ - 3070 (矩阵快速幂的模板)

本文介绍了一种利用矩阵快速幂的方法来高效计算斐波那契数列中任意一项的最后四位数字,适用于大整数计算场景,并提供了一个具体的C++实现案例。

In the Fibonacci integer sequence, F0 = 0, F1 = 1, and Fn = Fn − 1 + Fn − 2 for n ≥ 2. For example, the first ten terms of the Fibonacci sequence are:

0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, …

An alternative formula for the Fibonacci sequence is

.

Given an integer n, your goal is to compute the last 4 digits of Fn.

Input

The input test file will contain multiple test cases. Each test case consists of a single line containing n (where 0 ≤ n ≤ 1,000,000,000). The end-of-file is denoted by a single line containing the number −1.

Output

For each test case, print the last four digits of Fn. If the last four digits of Fnare all zeros, print ‘0’; otherwise, omit any leading zeros (i.e., print Fn mod 10000).

Sample Input
0
9
999999999
1000000000
-1
Sample Output
0
34
626
6875
Hint

As a reminder, matrix multiplication is associative, and the product of two 2 × 2 matrices is given by

.

Also, note that raising any 2 × 2 matrix to the 0th power gives the identity matrix:

.


题意:就是求 Fibonacci 数列的第n项的数;

思路:矩阵快速幂,最重要的就是构造式子,

如:在斐波那契数列之中

fi[i] = 1*fi[i-1]+1*fi[i-2]

 fi[i-1] = 1*f[i-1] + 0*f[i-2];

所以

代码:

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<algorithm>
using namespace std;
#define ll long long
#define mod 10000
struct node
{
	ll a[2][2];
};
ll n;

node s_cheng(node tt,node kk)
{
	int i,j,k;
	node c;
	c.a[0][0] = c.a[0][1] = c.a[1][0] = c.a[1][1] = 0;
	for(i=0;i<2;i++)
		for(j = 0;j<2;j++)
			for(k = 0;k<2;k++)
				c.a[i][j] = (c.a[i][j] + tt.a[i][k] * kk.a[k][j])%mod; 
	return c;
}

node jz_pow(node tt,ll n)
{
	node res;
	res.a[0][0] = res.a[1][1] = 1;
	res.a[0][1] = res.a[1][0] = 0;
	while(n)
	{
		if(n&1) res = s_cheng(res,tt);
		n>>=1;
		tt = s_cheng(tt,tt);
	}
	return res;
}
int main()
{
	while(~scanf("%lld",&n)&&n!=-1)
	{
		if(n==0)
		{
			printf("0\n");
			continue;
		} 
		node tt,res;
		tt.a[0][0] = tt.a[0][1] = tt.a[1][0] = 1;
		tt.a[1][1] = 0;
		res.a[0][0] = 1;
		res.a[1][0] = 0;
		tt = jz_pow(tt,n-1);
		res = s_cheng(tt,res);
		printf("%lld\n",res.a[0][0]); 
	}
	return 0;
} 


本研究基于扩展卡尔曼滤波(EKF)方法,构建了一套用于航天器姿态与轨道协同控制的仿真系统。该系统采用参数化编程设计,具备清晰的逻辑结构和详细的代码注释,便于用户根据具体需求调整参数。所提供的案例数据可直接在MATLAB环境中运行,无需额外预处理步骤,适用于计算机科学、电子信息工程及数学等相关专业学生的课程设计、综合实践或毕业课题。 在航天工程实践中,精确的姿态与轨道控制是保障深空探测、卫星组网及空间设施建设等任务成功实施的基础。扩展卡尔曼滤波作为一种适用于非线性动态系统的状态估计算法,能够有效处理系统模型中的不确定性与测量噪声,因此在航天器耦合控制领域具有重要应用价值。本研究实现的系统通过模块化设计,支持用户针对不同航天器平台或任务场景进行灵活配置,例如卫星轨道维持、飞行器交会对接或地外天体定点着陆等控制问题。 为提升系统的易用性与教学适用性,代码中关键算法步骤均附有说明性注释,有助于用户理解滤波器的初始化、状态预测、观测更新等核心流程。同时,系统兼容多个MATLAB版本(包括2014a、2019b及2024b),可适应不同的软件环境。通过实际操作该仿真系统,学生不仅能够深化对航天动力学与控制理论的认识,还可培养工程编程能力与实际问题分析技能,为后续从事相关技术研究或工程开发奠定基础。 资源来源于网络分享,仅用于学习交流使用,请勿用于商业,如有侵权请联系我删除!
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