[BZOJ4002][JLOI2015]有意义的字符串-矩阵乘法

有意义的字符串

Description

B 君有两个好朋友,他们叫宁宁和冉冉。有一天,冉冉遇到了一个有趣的题目:输入 b;d;n,求

img

Input

一行三个整数 b;d;n

Output

一行一个数表示模 7528443412579576937 之后的结果。

Sample Input

1 5 9

Sample Output

76

HINT

其中 0< b^2< = d<(b+1)2< = 10^18,n< = 10^18,并且 b mod 2=1,d mod 4=1


没有找到一个完整的推导过程呢……
可能大家都认为这道题太水了……
咱实在是太菜了QAQ


思路:
首先这个式子和共轭根式长相类似,那么可以化成类似的形式:

ans=((b+d2)n+(bd2)n)(bd2)n a n s = ( ( b + d 2 ) n + ( b − d 2 ) n ) − ( b − d 2 ) n

于是目标就变成了,求前两项和后一项之和!

考虑前两项。
可以发现,根据二项式定理,前两项的结果一定是个整数。

考虑推出一个系数均为有理数的递推公式,这样才能在模意义下方便地计算。


an=(b+d2)n+(bd2)n a n = ( b + d 2 ) n + ( b − d 2 ) n

那么目标就是快速求 an a n 的值。

给出一个合法的递推式:

an=ban1+db24an2,a0=2,a1=b a n = b ∗ a n − 1 + d − b 2 4 a n − 2 , a 0 = 2 , a 1 = b

可以发现,这个递推式不存在无理数,可以很好地运用矩阵乘法直接算~
由于蒟蒻太弱不会正向推导出这个式子,只会逆向推回去,因此这里不给出证明……

考虑最后一项。
可以发现, 0<b2d<(b+1)2 0 < b 2 ≤ d < ( b + 1 ) 2 ,则最后一项取值范围为 (1,1) ( − 1 , 1 )
而对于 20 20 %的数据,有 b=1,d=5 b = 1 , d = 5
于是,后一项大于 0 0 ,当且仅当db2 n n <script type="math/tex" id="MathJax-Element-275">n</script>为偶数。此时,原式需减去1。

于是这就做完了~

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;

typedef unsigned long long ll;
const ll md=7528443412579576937ll;
const int K=2;

ll b,d,n;

inline ll mul(ll a,ll b)
{
    ll ret=0;
    while(b)
    {
        if(b&1)ret=(ret+a)%md;
        a=(a+a)%md;b>>=1;
    }
    return ret;
}

struct matrix
{
    ll a[K][K];
    matrix(){memset(a,0,sizeof(a));}
    inline void e(){for(int i=0;i<K;i++)a[i][i]=1;}
    matrix operator * (const matrix &o)const
    {
        matrix ret;
        for(int i=0;i<K;i++)
            for(int j=0;j<K;j++)
                for(int k=0;k<K;k++)
                    (ret.a[i][j]+=mul(a[i][k],o.a[k][j]))%=md;
        return ret;
    }
}ans,base;

inline matrix qpow(matrix a,ll b)
{
    matrix ret;ret.e();
    while(b)
    {
        if(b&1)ret=ret*a;
        a=a*a;b>>=1;
    }
    return ret;
}

int main()
{
    scanf("%llu%llu%llu",&b,&d,&n);
    base.a[0][0]=0;
    base.a[1][0]=1;
    base.a[0][1]=(d-b*b)/4;
    base.a[1][1]=b;
    ans.a[0][0]=2;
    ans.a[0][1]=b;
    ans=ans*qpow(base,n);

    printf("%llu\n",ans.a[0][0]-(d!=b*b && !(n&1)));
    return 0;
}
### BZOJ1461 字符串匹配 题解 针对BZOJ1461字符串匹配问题,解决方法涉及到了KMP算法以及树状数组的应用。对于此类问题,朴素的算法无法满足时间效率的要求,因为其复杂度可能高达O(ML²),其中M代表模式串的数量,L为平均长度[^2]。 为了提高效率,在这个问题中采用了更先进的技术组合——即利用KMP算法来预处理模式串,并通过构建失配树(也称为失败指针),使得可以在主串上高效地滑动窗口并检测多个模式串的存在情况。具体来说: - **前缀函数与KMP准备阶段**:先对每一个给定的模式串执行一次KMP算法中的pre_kmp操作,得到各个模式串对应的next数组。 - **建立失配树结构**:基于所有模式串共同构成的一棵Trie树基础上进一步扩展成带有失配链接指向的AC自动机形式;当遇到某个节点不存在对应字符转移路径时,则沿用该处失配链路直至找到合适的目标或者回到根部重新开始尝试其他分支。 - **查询过程**:遍历整个待查文本序列的同时维护当前状态处于哪一层级下的哪个子结点之中,每当成功匹配到完整的单词就更新计数值至相应位置上的f_i变量里去记录下这一事实。 下面是简化版Python代码片段用于说明上述逻辑框架: ```python from collections import defaultdict def build_ac_automaton(patterns): trie = {} fail = [None]*len(patterns) # 构建 Trie 树 for i,pattern in enumerate(patterns): node = trie for char in pattern: if char not in node: node[char]={} node=node[char] node['#']=i queue=[trie] while queue: current=queue.pop() for key,value in list(current.items()): if isinstance(value,int):continue if key=='#': continue parent=current[key] p=fail[current is trie and 0 or id(current)] while True: next_p=p and p.get(key,None) if next_p:break elif p==0: value['fail']=trie break else:p=fail[id(p)] if 'fail'not in value:value['fail']=next_p queue.append(parent) return trie,fail def solve(text, patterns): n=len(text) m=len(patterns) f=[defaultdict(int)for _in range(n)] ac_trie,_=build_ac_automaton(patterns) state=ac_trie for idx,char in enumerate(text+'$',start=-1): while True: trans=state.get(char,state.get('#',{}).get('fail')) if trans!=None: state=trans break elif '#'in state: state[state['#']['fail']] else: state=ac_trie cur_state=state while cur_state!={}and'#'in cur_state: matched_pattern_idx=cur_state['#'] f[idx][matched_pattern_idx]+=1 cur_state=cur_state['fail'] result=[] for i in range(len(f)-1): row=list(f[i].values()) if any(row): result.extend([sum((row[:j+1]))for j,x in enumerate(row[::-1])if x>0]) return sum(result) patterns=["ab","bc"] text="abc" print(solve(text,text)) #[^4] ```
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