poj3070 矩阵乘法求斐波拉契
来源:互联网 发布:java将双引号替换空格 编辑:程序博客网 时间:2024/06/16 00:11
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【题目描述】
我们知道斐波那契数列0 1 1 2 3 5 8 13……
数列中的第i位为第i-1位和第i-2位的和(规定第0位为0,第一位为1)。
求斐波那契数列中的第n位mod 10000的值。
【分析】
这是我们熟悉的斐波那契数列,原来呢我们是递推求值的嘛,当然这是最水的想法~~可是!这里的n很大诶,有10^9,for一遍肯定是不可以的咯。
于是,我学会了用矩阵乘法求斐波那契数列(貌似是很经典的)。
作为初学者的我觉得十分神奇!!
好,我们来看:
我们每次存两个数f[i-1]和f[i-2],表示数列中的第i-1个数和第i-2的数,如何用这两个数推出我们下一次要存的两个数f[i]和f[i-1]呢,嗯,题目已经说得很清楚了:
f[i-1]=f[i-1]
f[i]=f[i-1]+f[i-2]
可能你会觉得第一句有一点废话,但是是有不一样的意义的,这体现了递推的过程,就是说我们每次扫两个数,根据前面的两个数推出后面的两个数,这个思想在后面我做的一题——poj3734中有更好的体现。根据这个我们可以建一个2*2的矩阵A
1110
然后把我们每次存的两个数放在另一个矩阵B里面:
那么把这两个矩阵相乘就可以得到另一个矩阵:
这样就可以得到f[i]了,至于为什么乘了之后会变成这两个数,我们根据矩阵乘法的乘法规律可以很容易推出来。
这样子的话,我们每次用A*B替换B,最后得到的矩阵的第一个数就是f[n]了。
那么,矩阵乘法的优越性究竟体现在哪里呢。其实,矩阵乘法只是体现了我们从之前求的数到现在要求的数的递推过程,就是说矩阵乘法可以完成多个元素的递推。不过这个我们用普通的递推就可以实现的啊~~认真想想我们就能发现,我们在矩阵乘法的过程中把上见面的A矩阵自己相乘了很多遍。就是说,我们可以求A矩阵的幂最后乘上B矩阵,既然要求幂,矩阵乘法满足结合律,那么我们就可以用快速幂啦~~矩阵乘法的优越性就体现在这里:在递推过程变成不断乘以一个矩阵,然后用快速幂快速求得从第一个到第n个的递推式,这样子就可以在短时间内完成递推了。
哇塞,人类的智商啊~~让我们继续膜拜那些智商正无穷的大神吧,orz,orz……
之前写的快速幂都是递归式的,现在终于学会新的快速幂写法,纪念一下:
while(n){ if(n&1) b=a*b; a=a*a; n>>=1;}
为什么这样打快速幂可以呢,把指数换成二进制想一想,就可以发现了。
接下来贴代码,结构体真心好用,代码好看多了~~嗯...另外做题目的时候要注意细节!!
#include<cstdio>#include<cstdlib>#include<cstring>#define Mod 10000struct node{ int v[3][3]; int m,l;};node get_mul(node a,node b){ node c; c.m=a.m;c.l=b.l; for(int i=1;i<=c.m;i++) for(int j=1;j<=c.l;j++) { c.v[i][j]=0; for(int k=1;k<=a.l;k++) c.v[i][j]=(c.v[i][j]+a.v[i][k]*b.v[k][j])%Mod; } return c;}int main(){ freopen("a.in","r",stdin); freopen("a.out","w",stdout); int n; while(1) { scanf("%d",&n); if(n==0) {printf("0\n");continue;} if(n==-1) break; node a,b,c; a.m=a.l=2,a.v[1][1]=1,a.v[1][2]=1,a.v[2][1]=1,a.v[2][2]=0; b.m=b.l=2,b.v[1][1]=1,b.v[1][2]=0,b.v[2][1]=0,b.v[2][2]=1; c.m=2,c.l=1,c.v[1][1]=1,c.v[2][1]=0; n--; while(n) { if(n&1) b=get_mul(a,b); a=get_mul(a,a); n>>=1; } b=get_mul(b,c); printf("%d\n",b.v[1][1]); } return 0;}poj3070
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