hdu 5667 神奇的费马小定理

最新推荐文章于 2022-10-26 20:07:04 发布

zstu_zy

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分类专栏：规律总结

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本文介绍了一种利用矩阵快速幂解决特定递推公式的高效算法，并给出了详细的实现步骤与代码示例，适用于求解包含幂次的递推问题。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

题目意思：给出一个递推公式求出f(n);
这样的题一般认为是矩阵快速幂，但是这题给出的关系包含幂次，那么就不能简单的通过给出的公式来构造矩阵，但是可以通过幂次构造。

这里写图片描述
根据费马小定理对于a^tp%p，如果a,p互质，那么a^tp%p = (a^(tp%p-1))%p;
所以矩阵快速速幂的时候要对p-1取余；
然后最后在求a^z[n]时，要注意a^0 = 0;至于原因对着题目理解一下。

#ifdef __STRICT_ANSI__
#undef __STRICT_ANSI__
#endif
#include<iostream>
//#include<bits/stdc++.h>
#include<cstdio>
#include<string>
#include<cstring>
#include<map>
#include<queue>
#include<set>
#include<stack>
#include<ctime>
#include<algorithm>
#include<cmath>
#include<vector>
#define showtime fprintf(stderr,"time = %.15f\n",clock() / (double)CLOCKS_PER_SEC)
#pragma comment(linker, "/STACK:1024000000,1024000000")
using namespace std;
typedef long long ll;
typedef long long LL;
typedef unsigned long long ull;
#define MP make_pair
#define PII pair<int,int>
#define PFI pair<double,int>
#define PLL pair<ll,ll>
#define F first
#define S second
#define lson l,mid,rt<<1
#define rson mid+1,r,rt<<1|1
//freopen("1005.in","r",stdin);
//freopen("data.out","w",stdout);
typedef vector<ll> Vec;
typedef vector<Vec> Mat;
const double eps = 1e-7;
const double PI = acos(-1.);
const double E = 2.71828182845904523536;
const int MOD = (int)1e9+7;
const int INF = 0x3f3f3f3f;
const ll INFLL = 0x7f7f7f7f;
const int N = 5e5 + 25;
const int M = 1200000 + 5;

inline int popcnt(int x){return __builtin_popcount(x); }
inline int clz(int x){return __builtin_clz(x);} //末尾的 0，即对 lowbit 取log
inline int clz(LL x){return __builtin_clzll(x);}
inline int lg2(int x){ return !x ? -1 : 31-clz(x);}
inline int lg2(LL x){ return !x ? -1 : 63-clz(x);}

int T;
Mat I;
ll n,a,b,c,p,MYMOD;
Mat mul(Mat a,Mat b){
    Mat ret(a.size(),vector<ll>(b[0].size(),0));
    for(int i=0;i<a.size();i++){
        for(int j=0;j<b[0].size();j++){
            for(int k=0;k<a[0].size();k++){
                ret[i][j] = (ret[i][j] + (a[i][k] * b[k][j]) % MYMOD) % MYMOD;
            }
        }
    }
    return ret;
}
Mat quick_mp(Mat mat,ll b){

    Mat ret = I;
    while(b){
        if(b&1) ret = mul(ret,mat);
        b >>= 1;
        mat = mul(mat,mat);
    }
    return ret;
}
ll quick(ll a,ll b,ll MOD){
    if(a ==0 ||b == 0)return 0;
    ll ret = 1;
    while(b){
        if(b&1) ret = ret * a % MOD;
        a = a * a % MOD;
        b >>= 1;
    }
    return ret;
}
int main(){
    scanf("%d",&T);
    while(T --) {

        cin >> n >> a >> b >> c >> p;
        if(n == 1){
             puts("1");
            continue;
        }

        Mat base(3,vector<ll>(3,0));
        base[0][1] = base[1][0] = base[2][2] = 1;
        base[0][0] = c; base[0][2] = b;

        Mat mat(3,vector<ll>(1,b));
        mat[1][0] = 0;
        mat[2][0] = 1;

        I = Mat(3,vector<ll>(3,0));           // init初始化
        for(int i = 0; i < 3; i ++) I[i][i] = 1;
        ll ans;
        if(n == 2){
            ans = quick(a,b,p) % p;
        }else{

            MYMOD = p - 1;
            base = quick_mp(base,n-2);
            mat = mul(base,mat);
            ll tp = mat[0][0];
            ans = quick(a,tp,p) % p; // 快速幂
        }
        cout << ans << endl;
    }
    return 0;
}