POJ - Fibonacci 【快速幂 + 矩阵】
来源:互联网 发布:网络段子精选哲理 编辑:程序博客网 时间:2024/05/16 18:09
Description
In the Fibonacci integer sequence, F0 = 0, F1 = 1, and Fn = Fn − 1 + Fn − 2 for n ≥ 2. For example, the first ten terms of the Fibonacci sequence are:
0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, …
An alternative formula for the Fibonacci sequence is
.
Given an integer n, your goal is to compute the last 4 digits of Fn.
Input
The input test file will contain multiple test cases. Each test case consists of a single line containing n (where 0 ≤ n ≤ 1,000,000,000). The end-of-file is denoted by a single line containing the number −1.
Output
For each test case, print the last four digits of Fn. If the last four digits of Fn are all zeros, print ‘0’; otherwise, omit any leading zeros (i.e., print Fn mod 10000).
Sample Input
099999999991000000000-1
Sample Output
0346266875
Hint
As a reminder, matrix multiplication is associative, and the product of two 2 × 2 matrices is given by
.
Also, note that raising any 2 × 2 matrix to the 0th power gives the identity matrix:
.
⑴ 关于这题的主要思路是快速幂与矩阵的结合,首先,将这个问题转化为矩阵问题。参考下面的等式:
这样,求就变成了,接下来就是用快速幂的方法解决这个问题。
⑵关于快速幂,这里还是详细的分析一下咯!
#include <iostream>using namespace std;/* 假设a = 2 b = 11, 那么,a^b = 2^11,分析结果如下: ① b(10) ---> b(2) 1 0 1 1 ② a^b = 2^11 ---> 2^(2^3*1 + 2^2*0 + 2^1*1 + 2^0*1) ③ a^b = 2^11 ---> 2^(2^3)*2^(2^1)*2^(2^0)*/int pow(int n,int m) // 快速幂{int res = 1,s = n;while(m){if(m&1)res *= s;s *= s;m >>= 1;}return res;}int main(){int a,b;cin >> a >> b;cout << pow(a,b) << endl;return 0;}
⑶通过上面的步骤,将快速幂与矩阵结合,这个问题就解决了。时间复杂度O(logn),下面是具体的实现的代码:
#include <iostream>using namespace std;const int mod = 10000;class Matrix{public:Matrix();int map[2][2];Matrix operator *(const Matrix &t);Matrix& operator =(const Matrix &t);};Matrix::Matrix(){map[0][0] = 1;map[0][1] = 1;map[1][0] = 1;map[1][1] = 0;}Matrix Matrix::operator *(const Matrix &t){Matrix ans;ans.map[0][0] = (map[0][0]*t.map[0][0]+map[0][1]*t.map[1][0]) % mod;ans.map[0][1] = (map[0][0]*t.map[0][1]+map[0][1]*t.map[1][1]) % mod;ans.map[1][0] = (map[1][0]*t.map[0][0]+map[1][1]*t.map[1][0]) % mod;ans.map[1][1] = (map[1][0]*t.map[0][1]+map[1][1]*t.map[1][1]) % mod;return ans;}Matrix& Matrix::operator =(const Matrix &t){for(int i = 0; i <= 1; ++i){for(int j = 0; j <= 1; ++j){map[i][j] = t.map[i][j];}}return *this;}int main(int argc, char const *argv[]){int n;while(cin >> n,~n){Matrix res,k;while(n){if(n&1) res = res * k;k = k * k;n >>= 1;}cout << res.map[1][1] << endl;}return 0;}
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