51Nod 1341混合序列 矩阵快速幂

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了51Nod 1341混合序列 矩阵快速幂相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

题意

给定两个数列\(a_n=pa_{n-1}+r,a_0=0\)\(b_n=qb_{n-1},b_0=3\) , 求\(\sum_{i=0}^{n}a_i\times b_{n-i} \mod {1e9+7}\)


如果\(n\)的范围是\(1e7\),可以用FFT加速卷积

这题范围过大,所以只能用别的方法

\(f_n=\sum_{i=0}^{n}a_i\times b_{n-i}\) , 那么\(f_{n+1}=\sum_{i=0}^{n+1}a_i\times b_{n+1-i}=\sum_{i=0}^{n}a_i\times b_{n+1-i}+a_{n+1}b_0=qf_n+a_{n+1}b_0=qf_n+pb_0a_{n}+b_0r\) ,于是可以构造递推矩阵$\begin{bmatrix}f_{n+1}\ a_{n+1} \r\end{bmatrix} = \begin{bmatrix} q &pb_0& b_0 \ 0 & p & 1 \ 0 & 0 & 1\end{bmatrix}\begin{bmatrix}f_{n}\ a_n \\r\end{bmatrix} $

用矩阵快速幂加速计算即可

时间复杂度\(O(n\log n)\)

代码

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
typedef long long LL;
typedef long long LL;
typedef vector<vector<LL> > Mat;
void Print(Mat mat) {
    for(int i = 0; i < mat.size(); i++) {
        for(int j = 0; j < mat[0].size(); j++) {
            cout << mat[i][j] << " ";
        }
        cout << endl;
    }
}
Mat Clear(Mat mat) {
    for (int i = 0; i < mat.size(); i++) {
        for (int j = 0; j < mat[0].size(); j++) {
            mat[i][j] = 0;
        }
    }
    return mat;
}

Mat Init(Mat mat) {
    Clear(mat);
    for (int i = 0; i < mat.size(); i++) {
        mat[i][i] = 1;
    }
    return mat;
}

Mat Multiply(Mat mat1, Mat mat2, LL MOD) {
    Mat mat(mat1.size(), vector<LL>(mat2[0].size()));
    Clear(mat);
    for (int i = 0; i < mat1.size(); i++) {
        for (int j = 0; j < mat2[0].size(); j++) {
            for (int k = 0; k < mat1[0].size(); k++) {
                mat[i][j] = (mat[i][j] + (mat1[i][k] % MOD) * (mat2[k][j] % MOD)) % MOD;
            }
        }
    }
    return mat;
}

Mat MatQuickPow(Mat a, LL b, LL MOD) {
    Mat res(a.size(), vector<LL>(a[0].size()));
    res = Init(res);
    while (b) {
        if (b & 1)res = Multiply(res, a, MOD);
        a = Multiply(a, a, MOD);
        b >>= 1;
    }
    return res;
}
LL p, q, r, n, b0 = 3, a0 = 0, f1, a1;
const LL MOD = 1e9 + 7;
int main() {
    cin >> p >> q >> r >> n;
    a1 = r; f1 = a1 * b0;
    if(n == 1) {
        cout << f1 % MOD<< endl;
        return 0;
    }
    Mat A = {{q, p * b0, b0}, {0, p, 1}, {0, 0, 1}};
    Mat B = {{f1}, {a1}, {r}};
    A = MatQuickPow(A, n - 1, MOD);
    Mat res = Multiply(A, B, MOD);
    cout << res[0][0] << endl;
    return 0;
}

以上是关于51Nod 1341混合序列 矩阵快速幂的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

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