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题目大意:给你A矩阵,A矩阵是n*n的一个矩阵,现在要你求S = A + A^2 + A^3 + … + A^k.
那么s一定也是一个N*N的矩阵,最后要你输出s,并且s的每一个元素对m取余数
解题思路:因为S可以看成S=A(I+A(I+A(I+...A(I+A)))) (I是单位矩阵)
拿k=3举例S=A(I+A(I+A))
那么我们想,可不可以构造一个矩阵T使得T*T(因为是k次幂)这样乘下去每次可以得到A*(A+I)
那么肯定T有个两个元素就是A与I
那么假设:T={A I }
I I
那么T=T*T={A*A+I*I A*I+I*I}
A*I+I*I I*I+I*I
这样存在一个I*(A+I)的式子 ,当T再乘以T的时候会出现A(A+I)
这个时候我们可以简化将T={A I}
0 I
这样可以简化很多计算T*T={A*A A*I+I*I}
0 I
那么容易得到T^(K+1)={A^(K+1) I+A+A^2+A^3+...+A^K}
0 I
这样我们只需要算T的k+1次幂就可以了
而k如此庞大所以需要二分来对T求k+1次幂
对T求快速幂:
首先我们知道A^19=A^16*A^2*A^1,因为19=B(10011)
那么就这样,拿A总是去和本身去乘,那么就可以取到 A A^2 A^4 A^8 A^16...
然后问A A^2 A^4 A^8 A^16 ...这么多项取与不取的抉择
其实就是一个求二进制的这样一个过程
19%2=1 那么A取进来
19/2=9
9%2=1 那么A^2取进来
9/2=4
4%2=0 那么A^4不用取进来
4/2=2
2%2=0 那么A^8不用去进来
2/2=1
1%2=1 那么A^16取进来
1/2=0 计算完毕
- /*
- Memory 312K
- Time 313MS
- */
- #include
- #include
- using namespace std;
- #define MAXV 70
-
- typedef struct{
- int r,c; //c行r列
- int mat[MAXV][MAXV];
- }Matrix;
-
- Matrix ans,cnt;
- int n,k,m;
-
- void Input(){
- int i,j;
- /*构造B矩阵*/
- memset(cnt.mat,0,sizeof(cnt.mat));
- memset(ans.mat,0,sizeof(ans.mat));
- for(i=0;i
- for(j=0;j
- scanf("%d",&cnt.mat[i][j]);
- }
- for(i=0;i
- cnt.mat[i+n][i+n]=cnt.mat[i][i+n]=1;
- ans.mat[i][i]=ans.mat[i+n][i+n]=1;
- }
-
- /*对矩阵B和B^(k+1)初始化*/
- cnt.c=cnt.r=2*n;
- ans.c=ans.r=2*n;
- }
-
- Matrix MatrixMul(Matrix x,Matrix y){ //矩阵乘法
- Matrix t;
- int i,j,v;
- memset(t.mat,0,sizeof(t.mat));
- t.c=x.c;
- t.r=y.r;
-
- for(i=0;i
- for(j=0;j
- for(v=0;v
- t.mat[i][j]+=((x.mat[i][v]*y.mat[v][j])%m);
- t.mat[i][j]=t.mat[i][j]%m;
- }
- return t;
- }
-
- void Binary(){
- //二分快速幂
- k++;
- while(k){
- if(k & 1) ans=MatrixMul(ans,cnt);
- cnt=MatrixMul(cnt,cnt);
- k=k>>1;
- }
- }
-
- void Output(){
- /*输出的时候要减去一个单位矩阵*/
- int i,j;
- for(i=0;i
- for(j=0;j
- if(i!=j)
- printf("%d ",ans.mat[i][j+n]);
- else
- printf("%d ",ans.mat[i][j+n]-1);
- printf("\n");
- }
- }
-
- int main(){
- while(~scanf("%d%d%d",&n,&k,&m)){
- Input();
- Binary();
- Output();
- }
- return 0;
- }
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