Fibonacci（矩阵快速幂）

最新推荐文章于 2025-04-23 17:31:32 发布

x_Armin

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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/x_Armin/article/details/98483785

本文介绍了一种使用矩阵快速幂的方法来高效计算 Fibonacci 序列第 n 项的最后四位数字。这种方法适用于大整数计算场景，并通过具体的 C++ 实现展示了如何初始化单位矩阵和常数矩阵，进行矩阵快速幂运算。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

描述

传送门：poj-3070

In the Fibonacci integer sequence, $F_0 = 0, F_1 = 1$, and $F_n = F_n − 1 + F_n − 2 for n ≥ 2$. For example, the first ten terms of the Fibonacci sequence are:

An alternative formula for the Fibonacci sequence is

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

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 Fn are all zeros, print ‘0’; otherwise, omit any leading zeros (i.e., print Fn mod 10000).

Examples

intput
1
2
3
4
5
0
9
999999999
1000000000
-1
output
1
2
3
4
0
34
626
6875

思路

题目直接给出了转移矩阵，显然那个二阶常数矩阵需要用到矩阵快速幂才能求解。
注意单位阵和初始化。

代码


/*Problem: 3070      Memory: 668K      Time: 0MS      Language: G++      Result:Accepted*/

#include <iostream>
#include <string.h>
using namespace std;
#define rep(i,a,n) for(int i=a;i<n;i++)
#define repd(i,a,n) for(int i=n-1;i>=a;i--)
#define CRL(a,x) memset(a,x,sizeof(a))
const int N=1e3+5;
const int mod=1e4;

struct Mat{
    int data[2][2];
    Mat(){CRL(data,0);} //构造函数

    Mat operator*(const Mat &h){     //重载乘号
        Mat c;
        rep(i,0,2)
            rep(j,0,2)
                rep(k,0,2)
                    c.data[i][j]=(c.data[i][j]+data[i][k]%mod*h.data[k][j]%mod)%mod;
        return c;
    }
}Fn,c;

void Mat_qpow(Mat &Fn,int n){//矩阵快速幂 实际上是c的n次方
    while(n){
        if(n&1) Fn=Fn*c;
        c=c*c;
        n>>=1;
    }
}

int main()
{
    std::ios::sync_with_stdio(false);
    int n;
    while(cin>>n&&~n){
        Fn.data[0][0]=Fn.data[1][1]=1;Fn.data[0][1]=Fn.data[1][0]=0;//单位阵初始化
         c.data[0][0]= c.data[0][1]=c.data[1][0]=1;c.data[1][1]=0;//常数阵初始化
        Mat_qpow(Fn,n);
        cout<<Fn.data[0][1]<<endl;
    }
    return 0;
}