2432: [Noi2011]兔农

Description

 农夫栋栋近年收入不景气，正在他发愁如何能多赚点钱时，他听到隔壁的小朋友在讨论兔子繁殖的问题。

问题是这样的：第一个月初有一对刚出生的小兔子，经过两个月长大后，这对兔子从第三个月开始，每个月初生一对小兔子。新出生的小兔子生长两个月后又能每个月生出一对小兔子。问第n个月有多少只兔子？

聪明的你可能已经发现，第n个月的兔子数正好是第n个Fibonacci(斐波那契)数。栋栋不懂什么是Fibonacci数，但他也发现了规律：第i+2个月的兔子数等于第i个月的兔子数加上第i+1个月的兔子数。前几个月的兔子数依次为：

1 1 2 3 5 8 13 21 34 …

栋栋发现越到后面兔子数增长的越快，期待养兔子一定能赚大钱，于是栋栋在第一个月初买了一对小兔子开始饲养。

每天，栋栋都要给兔子们喂食，兔子们吃食时非常特别，总是每k对兔子围成一圈，最后剩下的不足k对的围成一圈，由于兔子特别害怕孤独，从第三个月开始，如果吃食时围成某一个圈的只有一对兔子，这对兔子就会很快死掉。

我们假设死去的总是刚出生的兔子，那么每个月的兔子数仍然是可以计算的。例如，当k=7时，前几个月的兔子数依次为：

1 1 2 3 5 7 12 19 31 49 80 …

给定n，你能帮助栋栋计算第n个月他有多少对兔子么？由于答案可能非常大，你只需要告诉栋栋第n个月的兔子对数除p的余数即可。
Input



输入一行，包含三个正整数n, k, p。
Output

 

输出一行，包含一个整数，表示栋栋第n个月的兔子对数除p的余数。
Sample Input


6 7 100

Sample Output


7
HINT

 1<=N<=10^18

2<=K<=10^6

2<=P<=10^9

简单题解：斐波那契数列在mod k的意义下有循环节，长度在6*k之内

我们要求的数列mod k之后是这样的1，1，2，3....a，0，1*a，1*a，2*a .... b，0，1*b 2*b ... 0

1 a b...这个数列也是有循环节的（可以通过求逆元求出这个数列），这个循环节长度在k以内（可能没有循环，后面mod k都不为1），然后加上矩阵快速幂即可

详细题解：斐波那契数列在mod k的意义下有循环节，长度在6*k之内

因为*/%……@%@￥%@￥#%…*&！@￥@￥%&*/@%

你们还是看VFK的吧

const
    maxk=1001000;
type
    matrix=array[1..3,1..3]of int64;
var
    a:array[0..maxk*6]of longint;
    first,last,b,len:array[0..maxk]of longint;
    pre:array[0..maxk]of longint;
    n,k,p,x,y:int64;
    ans,aa,bb:matrix;

procedure exgcd(a,b:int64);
var
    t:int64;
begin
    if b=0 then
    begin
        if a=1 then x:=1
        else x:=0;
        y:=0;
        exit;
    end;
    exgcd(b,a mod b);
    t:=x;
    x:=y;
    y:=t-(a div b)*y;
end;

procedure work;
var
    i:longint;
begin
    a[1]:=1;a[2]:=1;i:=2;
    while true do
        begin
            inc(i);
            a[i]:=(a[i-1]+a[i-2])mod k;
            if first[a[i]]=0 then first[a[i]]:=i;
            if (a[i]=1) and (a[i-1]=1) then break;
        end;
    for i:=1 to k-1 do
        begin
            exgcd(i,k);
            pre[i]:=(x mod k+k)mod k;
        end;
    b[1]:=1;last[1]:=1;i:=1;
    while true do
        begin
            len[i]:=first[pre[b[i]]]-1;
            if len[i]<0 then break;
            inc(i);
            b[i]:=int64(a[len[i-1]])*b[i-1]mod k;
            if last[b[i]]>0 then break;
            last[b[i]]:=i;
        end;
    aa[1,2]:=1;aa[2,1]:=1;aa[2,2]:=1;aa[3,3]:=1;
    bb:=aa;bb[3,2]:=p-1;
end;

operator *(a,b:matrix)c:matrix;
var
    i,j,k:longint;
begin
    fillchar(c,sizeof(c),0);
    for i:=1 to 3 do
        for j:=1 to 3 do
            for k:=1 to 3 do
                c[i,k]:=(c[i,k]+a[i,j]*b[j,k])mod p;
end;

function f(a:matrix;n:int64):matrix;
begin
    fillchar(f,sizeof(f),0);
    f[1,1]:=1;f[2,2]:=1;f[3,3]:=1;
    while n>0 do
        begin
            if n and 1=1 then f:=f*a;
            a:=a*a;
            n:=n>>1;
        end;
end;

procedure main;
var
    i,j:longint;
    s:matrix;
    sum:int64;
begin
    read(n,k,p);
    if n<3 then
    begin
        writeln(1);
        exit;
    end;
    work;
    ans[1,1]:=1;ans[2,2]:=1;ans[3,3]:=1;
    if n>len[1] then
        begin
            dec(n,len[1]+1);
            ans:=ans*f(aa,len[1]-2)*bb;
        end
    else
        begin
            ans:=ans*f(aa,n-2);
            n:=0;
        end;
    i:=2;
    while n>0 do
        begin
            if pre[b[i]]=0 then
            begin
                ans:=ans*f(aa,n);
                n:=0;
                break;
            end;
            if len[i]<0 then
            begin
                ans:=ans*f(aa,n);
                n:=0;
                break;
            end;
            if last[b[i]]<i then break;
            if n>len[i] then
                begin
                    dec(n,len[i]+1);
                    ans:=ans*f(aa,len[i])*bb;
                end
            else
                begin
                    ans:=ans*f(aa,n);
                    n:=0;
                end;
            inc(i);
        end;
    if n=0 then
    begin
        writeln((ans[1,2]+ans[2,2]+ans[3,2])mod p);
        exit;
    end;
    j:=i;
    sum:=0;
    fillchar(s,sizeof(s),0);
    s[1,1]:=1;s[2,2]:=1;s[3,3]:=1;
    for i:=last[b[j]] to j-1 do
        begin
            inc(sum,len[i]+1);
            s:=s*f(aa,len[i])*bb;
        end;
    ans:=ans*f(s,n div sum);
    n:=n mod sum;
    i:=last[b[j]];
    while n>0 do
        begin
            if n>len[i] then
                begin
                    ans:=ans*f(aa,len[i])*bb;
                    dec(n,len[i]+1);
                end
            else
                begin
                    ans:=ans*f(aa,n);
                    n:=0;
                end;
            inc(i);
        end;
    writeln((ans[1,2]+ans[2,2]+ans[3,2])mod p);
end;

begin
    main;
end.