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  • 高斯消元 o(n^3) 取摸和不取摸

        #include<bits/stdc++.h>
        using namespace std;
        const int MAXN=50;
        int a[MAXN][MAXN];//增广矩阵
        int x[MAXN];//解集
        bool free_x[MAXN];//标记是否是不确定的变元
        int gcd(int a,int b){ if(b == 0) return a; else return gcd(b,a%b);}
        inline int lcm(int a,int b){return a/gcd(a,b)*b;}//先除后乘防溢出}
        // 高斯消元法解方程组(Gauss-Jordan elimination).(-2表示有浮点数解,但无整数解,
        //-1表示无解,0表示唯一解,大于0表示无穷解,并返回自由变元的个数)
        //有equ个方程,var个变元。增广矩阵行数为equ,分别为0到equ-1,列数为var+1,分别为0到var.
        int Gauss(int equ,int var)
        {
            int i,j,k;
            int max_r;// 当前这列绝对值最大的行.
            int col;//当前处理的列
            int ta,tb;
            int LCM;
            int temp;
            int free_x_num;
            int free_index;
    
            for(int i=0;i<=var;i++){
                x[i]=0;
                free_x[i]=true;
            }
    
            //转换为阶梯阵.
            col=0; // 当前处理的列
            for(k = 0;k < equ && col < var;k++,col++){// 枚举当前处理的行.
            // 找到该col列元素绝对值最大的那行与第k行交换.(为了在除法时减小误差)
                max_r=k;
                for(i=k+1;i<equ;i++){
                    if(abs(a[i][col])>abs(a[max_r][col])) max_r=i;
                }
                if(max_r!=k){// 与第k行交换.
                    for(j=k;j<var+1;j++) swap(a[k][j],a[max_r][j]);
                }
                if(a[k][col]==0){// 说明该col列第k行以下全是0了,则处理当前行的下一列.
                    k--;
                    continue;
                }
                for(i=k+1;i<equ;i++){// 枚举要删去的行.
                    if(a[i][col]!=0){
                        LCM = lcm(abs(a[i][col]),abs(a[k][col]));
                        ta = LCM/abs(a[i][col]);
                        tb = LCM/abs(a[k][col]);
                        if(a[i][col]*a[k][col]<0)tb=-tb;//异号的情况是相加
                        for(j=col;j<var+1;j++){
                            a[i][j] = a[i][j]*ta-a[k][j]*tb;
                        }
                    }
                }
            }
            // 1. 无解的情况: 化简的增广阵中存在(0, 0, ..., a)这样的行(a != 0).
            for (i = k; i < equ; i++){ // 对于无穷解来说,如果要判断哪些是自由变元,那么初等行变换中的交换就会影响,则要记录交换.
                if (a[i][col] != 0) return -1;
            }
            // 2. 无穷解的情况: 在var * (var + 1)的增广阵中出现(0, 0, ..., 0)这样的行,即说明没有形成严格的上三角阵.
            // 且出现的行数即为自由变元的个数.
            if (k < var){
                return var - k; // 自由变元有var - k个.
            }
            // 3. 唯一解的情况: 在var * (var + 1)的增广阵中形成严格的上三角阵.
            // 计算出Xn-1, Xn-2 ... X0.
            for (i = var - 1; i >= 0; i--){
                temp = a[i][var];
                for (j = i + 1; j < var; j++){
                    if (a[i][j] != 0) temp -= a[i][j] * x[j];
                }
                if (temp % a[i][i] != 0) return -2; // 说明有浮点数解,但无整数解.
                x[i] = temp / a[i][i];
            }
            return 0;
        }
        int main(void){
        //    freopen("in.txt", "r", stdin);
        //    freopen("out.txt","w",stdout);
            int i, j;
            int equ,var;
            while (scanf("%d %d", &equ, &var) != EOF){
                memset(a, 0, sizeof(a));
                for (i = 0; i < equ; i++){
                    for (j = 0; j < var + 1; j++){
                        scanf("%d", &a[i][j]);
                    }
                }
                int free_num = Gauss(equ,var);
                if (free_num == -1) printf("无解!
    ");
                else if (free_num == -2) printf("有浮点数解,无整数解!
    ");
                else if (free_num > 0){
                    printf("无穷多解! 自由变元个数为%d
    ", free_num);
                    for (i = 0; i < var; i++){
                        if (free_x[i]) printf("x%d 是不确定的
    ", i + 1);
                        else printf("x%d: %d
    ", i + 1, x[i]);
                    }
                }else{
                    for (i = 0; i < var; i++){
                        printf("x%d: %d
    ", i + 1, x[i]);
                    }
                }
                printf("
    ");
            }
            return 0;
        }
    #include<bits/stdc++.h>
    #define LL long long
    #define LD long double
    #define ull unsigned long long
    #define fi first
    #define se second
    #define mk make_pair
    #define PLL pair<LL, LL>
    #define PLI pair<LL, int>
    #define PII pair<int, int>
    #define SZ(x) ((int)x.size())
    #define ALL(x) (x).begin(), (x).end()
    
    
    #define r register
    #define ll long long
    
    using namespace std;
    
    const int N = 1e6 + 7;
    const int inf = 0x3f3f3f3f;
    const LL INF = 0x3f3f3f3f3f3f3f3f;
    const int mod = 1e6 + 3;
    const int p = 1e6 + 3;
    const double eps = 1e-8;
    const double PI = acos(-1);
    
    template<class T, class S> inline void add(T& a, S b) {a += b; if(a >= mod) a -= mod;}
    template<class T, class S> inline void sub(T& a, S b) {a -= b; if(a < 0) a += mod;}
    template<class T, class S> inline bool chkmax(T& a, S b) {return a < b ? a = b, true : false;}
    template<class T, class S> inline bool chkmin(T& a, S b) {return a > b ? a = b, true : false;}
    
    int n = 11;
    LL a[20][20], ans[N], maxi, tmp;
    
    ll ksm(r ll x,r int y)
    {
        if(!y) return 1;
        r ll ret=ksm(x,y>>1);
        if(y&1) return ret*ret%p*x%p;
        return ret*ret%p;
    }
    
    int Ask(int x) { printf("? %d
    ", x); fflush(stdout); int y; scanf("%d", &y); return y;}
    // 偷的
    int main() {
        for(int i = 1; i <= n; i++) {
            LL val = Ask(i - 1);
            for(int j = 1; j <= n; j++) a[i][j] = ksm(i - 1, j - 1);
            a[i][n + 1] = val;
        }
        for(r int i=1;i<=n;i++)
        {
            if(!a[i][i])//主元不能为0
            {
                maxi=0;
                for(r int j=i+1;j<=n&&!maxi;j++)
                    if(a[j][i]) maxi=j;
                if(!maxi) continue;//如果一整列都为0,不需要消元
                for(r int j=i;j<=n+1;j++)
                    tmp=a[maxi][j],a[maxi][j]=a[i][j],a[i][j]=tmp;
            }
            for(r int j=i+1;j<=n;j++)
            {
                tmp=a[j][i];
                if(!tmp) continue;//已经为0,不需要消元
                for(r int k=i;k<=n+1;k++)
                    a[j][k]=((a[j][k]*a[i][i]-a[i][k]*tmp)%p+p)%p;
            }
        }
        for(r int i=n;i;i--)
        {
            for(r int j=i+1;j<=n;j++)
                a[i][n+1]=((a[i][n+1]-ans[j]*a[i][j])%p+p)%p;
            ans[i]=a[i][n+1]*ksm(a[i][i],p-2)%p;
        }
        for(int i = 0; i < p; i++) {
            LL ret = 0;
            for(int j = 0; j < 11; j++)
                ret = (ret + ksm(i, j) * ans[j + 1] % mod) % mod;
            if(ret==0) {
                printf("! %d
    ", i);
                fflush(stdout);
                return 0;
            }
        }
        puts("! -1");
        fflush(stdout);
        return 0;
    }
    #include<bits/stdc++.h>
    #define LL long long
    #define LD long double
    #define ull unsigned long long
    #define fi first
    #define se second
    #define mk make_pair
    #define PLL pair<LL, LL>
    #define PLI pair<LL, int>
    #define PII pair<int, int>
    #define SZ(x) ((int)x.size())
    #define ALL(x) (x).begin(), (x).end()
    
    
    #define r register
    #define ll long long
    
    using namespace std;
    
    const int N = 1e6 + 7;
    const int inf = 0x3f3f3f3f;
    const LL INF = 0x3f3f3f3f3f3f3f3f;
    const int mod = 1e6 + 3;
    const int p = 1e6 + 3;
    const double eps = 1e-8;
    const double PI = acos(-1);
    
    template<class T, class S> inline void add(T& a, S b) {a += b; if(a >= mod) a -= mod;}
    template<class T, class S> inline void sub(T& a, S b) {a -= b; if(a < 0) a += mod;}
    template<class T, class S> inline bool chkmax(T& a, S b) {return a < b ? a = b, true : false;}
    template<class T, class S> inline bool chkmin(T& a, S b) {return a > b ? a = b, true : false;}
    
    int n = 11;
    LL a[20][20], ans[N], maxi, tmp;
    
    ll ksm(r ll x,r int y)
    {
        if(!y) return 1;
        r ll ret=ksm(x,y>>1);
        if(y&1) return ret*ret%p*x%p;
        return ret*ret%p;
    }
    
    int Ask(int x) { printf("? %d
    ", x); fflush(stdout); int y; scanf("%d", &y); return y;}
    // 偷的
    int main() {
        for(int i = 1; i <= n; i++) {
            LL val = Ask(i - 1);
            for(int j = 1; j <= n; j++) a[i][j] = ksm(i - 1, j - 1);
            a[i][n + 1] = val;
        }
        for(r int i=1;i<=n;i++)
        {
            if(!a[i][i])//主元不能为0
            {
                maxi=0;
                for(r int j=i+1;j<=n&&!maxi;j++)
                    if(a[j][i]) maxi=j;
                if(!maxi) continue;//如果一整列都为0,不需要消元
                for(r int j=i;j<=n+1;j++)
                    tmp=a[maxi][j],a[maxi][j]=a[i][j],a[i][j]=tmp;
            }
            for(r int j=i+1;j<=n;j++)
            {
                tmp=a[j][i];
                if(!tmp) continue;//已经为0,不需要消元
                for(r int k=i;k<=n+1;k++)
                    a[j][k]=((a[j][k]*a[i][i]-a[i][k]*tmp)%p+p)%p;
            }
        }
        for(r int i=n;i;i--)
        {
            for(r int j=i+1;j<=n;j++)
                a[i][n+1]=((a[i][n+1]-ans[j]*a[i][j])%p+p)%p;
            ans[i]=a[i][n+1]*ksm(a[i][i],p-2)%p;
        }
        for(int i = 0; i < p; i++) {
            LL ret = 0;
            for(int j = 0; j < 11; j++)
                ret = (ret + ksm(i, j) * ans[j + 1] % mod) % mod;
            if(ret==0) {
                printf("! %d
    ", i);
                fflush(stdout);
                return 0;
            }
        }
        puts("! -1");
        fflush(stdout);
        return 0;
    }
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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/Andromeda-Galaxy/p/10529915.html
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