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  • 【???】【???】了不起的郁杨

    【背景】
    众所周知,郁杨是一个十分优秀的人,他每天都会用课余时间想物理问题,以保持对物理火热般地热爱。也因此,他的物理成绩每次都是95+。有一天我问他:“为什么你这么优秀?”,郁杨红了脸,很不好意思地对我说了一番话,看起来好像很萌的样子,说完了我就傻了。
    【问题描述】
    原来郁杨说:“成功无捷径,我每次做题的时候会先规定这题最多想K秒,然后休息一下再想,你可以想像你想问题的时候就像在读进度条,我每想S秒,那么这个进度条就会前进S格,只要恰好到了进度条的终点N,那么我就能把这题解决了!另外,多一秒都不行,要恰好N秒,不然脑子会坏掉的.”;
    我:“。。。。”
    给出K和N,求出郁杨解决这道题有多少种姿势D。
    因为D可能很大所以只需输出其mod 7777777之后的结果就可以了.
    //看完样例说明你就知道我在讲什么了,其中开始时进度条为0,所涉及到的计算都是整数。
    【输入格式】

    输入的第一行为K(1<=k<=10);
    输入的第二行为N(N<=2^31-1);
    【输出格式】
    一个整数,为郁杨解决这道题的方案数 mod 7777777之后的结果.
    【样例输入】
    2
    4
    【样例输出】
    5
    【样例说明】
    一共有5种姿势
    (即最多想2秒,也就是说可以想1秒也可以想2秒,只要最后进度条恰好为4即可);
    →1→2→3→4
    →2→3→4
    →2→4
    →1→3→4
    →1→2→4
    【后话】
    因为勤于思考郁杨成就了自己的理想,获得了人生的成功。

    【题解】

    显然有递推关系
    f[n] = f[n-1]+f[n-2]+f[n-3]+…+f[n-k];
    但是n巨大.
    用迭代的方法虽然可以解决空间问题,但是时间还是会超的。
    更优秀的办法:
    用矩阵乘法进行迭代.
    构造一个矩阵
    以k = 3为例

    [0 1 0]   [f(n-3)]   [f(n-2)]
    [0 0 1] * [f(n-2)] = [f(n-1)] 
    [1 1 1]   [f(n-1)]   [f(n)]



    [0 1 0]         [f(1)]   [f(n-2)]
    [0 0 1] ^(n-3)* [f(2)] = [f(n-1)] 
    [1 1 1]         [f(3)]   [f(n)]


    先处理出f[1..k]
    然后处理出那个构造矩阵的(n-3)次方。然后就能够快速获得f(n)了;
    因为n巨大,所以要用快速幂;
    记得取模;
    这里写图片描述

    当时自己瞎编的背景,现在看到留下的就只有感动了,虽然当时有点幼稚,但很怀念。

    #include <cstdio>
    #include <algorithm>
    #include <iostream>
    #define LL long long
    
    using namespace std;
    
    const int MAXK = 12;
    const LL mod = 7777777;
    
    struct abc
    {
        LL jz[MAXK][MAXK];
    };
    
    abc temp = { 0 },a;
    int k,n;
    LL f[MAXK];
    
    void input(int &r)
    {
        r = 0;
        char t = getchar();
        while (!isdigit(t)) t = getchar();
        while (isdigit(t)) r = r * 10 + t - '0', t = getchar();
    }
    
    abc jc(abc a, abc b)//矩阵a左乘b
    {
        abc c;
        for (int i = 1;i <= k;i++)
            for (int j = 1; j <= k; j++)
            {
                c.jz[i][j] = 0;
                for (int l = 1; l <= k; l++)
                    c.jz[i][j] = (c.jz[i][j] + a.jz[i][l] * b.jz[l][j])%mod;
            }
        return c;
    }
    
    abc ksm(int x)//矩阵快速幂
    {
        if (x == 1)
            return temp;
        abc dd;
        dd = ksm(x >> 1);
        dd = jc(dd,dd);
        if (x & 1)
            dd = jc(dd, temp);
        return dd;
    }
    
    int main()
    {
        input(k); input(n);
        f[0] = 1;
        for (int i = 1; i <= k; i++)
            for (int j = 0; j <= i - 1; j++)//预处理出f[1..k]
                f[i] += f[j];
        if (n <= k)//小于k直接输出
        {
            printf("%I64d
    ", f[n]);
            return 0;
        }
        for (int i = 1; i <= k - 1; i++)
            temp.jz[i][i+1] = 1;
        for (int i = 1; i <= k; i++)
            temp.jz[k][i] = 1;
        a = ksm(n - k);
        f[11] = 0;
        for (int i = 1; i <= k; i++)
            f[11] = (f[11]+a.jz[k][i]*f[i])%mod;
        printf("%I64d
    ", f[11]);
        return 0;
    }
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