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  • ACM-ICPC 2018 焦作赛区网络预赛 L Poor God Water(矩阵快速幂,BM)

    https://nanti.jisuanke.com/t/31721

    题意

    有肉,鱼,巧克力三种食物,有几种禁忌,对于连续的三个食物:1.这三个食物不能都相同;2.若三种食物都有的情况,巧克力不能在中间;3.如果两边是巧克力,中间不能是肉或鱼。求方案数。

    分析

    将meat ,  chocolate,fish 用 0 ,1 , 2 表示。

    对于 n 来说,我们只关注后两位,因为 若 n - 1 的所有方案解决的话,我们在 n - 1 的方案添加0, 1,2 就行,然后根据禁忌 去除不可能的方案。

     我们根据次状态 来更新现状态,然后矩阵快速幂。最后得到的矩阵的总和就是答案了。

    另外,暴力推前十几项,然后用BM居然也能过!!黑科技黑科技

    #include<bits/stdc++.h>
    using namespace std;
    typedef long long ll;
    const int maxn = 1e5+10;
    const int mod = 1e9 + 7;
    const int N = 9;
    struct Matrix{
        ll a[N][N];
        Matrix(){
            for(int i=0;i<N;i++)
                for(int j=0;j<N;j++)
                    a[i][j]=0;
        }
    };
    Matrix mul(Matrix x,Matrix y){
        Matrix res;
        for(int i=0;i<N;i++)
            for(int j=0;j<N;j++)
                for(int k=0;k<N;k++)
                    res.a[i][j]=(res.a[i][j]+x.a[i][k]*y.a[k][j]%mod)%mod;
        return res;
    }
    Matrix qpow(Matrix a,ll b){
        Matrix res;
        for(int i=0;i<N;i++) res.a[i][i]=1;
        while(b){
            if(b&1) res=mul(res,a);
            b>>=1;
            a=mul(a,a);
        }
        return res;
    }
    int A[9][9]={
        0,0,0,1,0,0,1,0,0,
        1,0,0,0,0,0,1,0,0,
        1,0,0,1,0,0,1,0,0,
        0,1,0,0,1,0,0,0,0,
        0,1,0,0,0,0,0,1,0,
        0,0,0,0,1,0,0,1,0,
        0,0,1,0,0,1,0,0,1,
        0,0,1,0,0,0,0,0,1,
        0,0,1,0,0,1,0,0,0
    };
    int main(){
        Matrix tmp;
        for(int i=0;i<N;i++)
            for(int j=0;j<N;j++)
                tmp.a[i][j]=A[i][j];
        int t;
        ll n;
        scanf("%d",&t);
        while(t--){
            scanf("%lld",&n);
            if(n==1) puts("3");
            else if(n==2) puts("9");
            else{
                Matrix ans;
                ans=qpow(tmp,n-2);
                ll res=0;
                for(int i=0;i<N;i++)
                    for(int j=0;j<N;j++)
                        res=(res+ans.a[i][j])%mod;
                printf("%lld
    ",res);
            }
        }
        return 0;
    }

    附上杜教BM模板。解决任何线性递推式

    #include <cstdio>
    #include <cstring>
    #include <cmath>
    #include <algorithm>
    #include <vector>
    #include <string>
    #include <map>
    #include <set>
    #include <cassert>
    #include<bits/stdc++.h>
    using namespace std;
    #define rep(i,a,n) for (int i=a;i<n;i++)
    #define per(i,a,n) for (int i=n-1;i>=a;i--)
    #define pb push_back
    #define mp make_pair
    #define all(x) (x).begin(),(x).end()
    #define fi first
    #define se second
    #define SZ(x) ((int)(x).size())
    typedef vector<int> VI;
    typedef long long ll;
    typedef pair<int,int> PII;
    const ll mod=1000000007;
    ll powmod(ll a,ll b) {ll res=1;a%=mod; assert(b>=0); for(;b;b>>=1){if(b&1)res=res*a%mod;a=a*a%mod;}return res;}
    // head
    
    int _,n;
    namespace linear_seq {
        const int N=10010;
        ll res[N],base[N],_c[N],_md[N];
    
        vector<int> Md;
        void mul(ll *a,ll *b,int k) {
            rep(i,0,k+k) _c[i]=0;
            rep(i,0,k) if (a[i]) rep(j,0,k) _c[i+j]=(_c[i+j]+a[i]*b[j])%mod;
            for (int i=k+k-1;i>=k;i--) if (_c[i])
                rep(j,0,SZ(Md)) _c[i-k+Md[j]]=(_c[i-k+Md[j]]-_c[i]*_md[Md[j]])%mod;
            rep(i,0,k) a[i]=_c[i];
        }
        int solve(ll n,VI a,VI b) { // a 系数 b 初值 b[n+1]=a[0]*b[n]+...
    //        printf("%d
    ",SZ(b));
            ll ans=0,pnt=0;
            int k=SZ(a);
            assert(SZ(a)==SZ(b));
            rep(i,0,k) _md[k-1-i]=-a[i];_md[k]=1;
            Md.clear();
            rep(i,0,k) if (_md[i]!=0) Md.push_back(i);
            rep(i,0,k) res[i]=base[i]=0;
            res[0]=1;
            while ((1ll<<pnt)<=n) pnt++;
            for (int p=pnt;p>=0;p--) {
                mul(res,res,k);
                if ((n>>p)&1) {
                    for (int i=k-1;i>=0;i--) res[i+1]=res[i];res[0]=0;
                    rep(j,0,SZ(Md)) res[Md[j]]=(res[Md[j]]-res[k]*_md[Md[j]])%mod;
                }
            }
            rep(i,0,k) ans=(ans+res[i]*b[i])%mod;
            if (ans<0) ans+=mod;
            return ans;
        }
        VI BM(VI s) {
            VI C(1,1),B(1,1);
            int L=0,m=1,b=1;
            rep(n,0,SZ(s)) {
                ll d=0;
                rep(i,0,L+1) d=(d+(ll)C[i]*s[n-i])%mod;
                if (d==0) ++m;
                else if (2*L<=n) {
                    VI T=C;
                    ll c=mod-d*powmod(b,mod-2)%mod;
                    while (SZ(C)<SZ(B)+m) C.pb(0);
                    rep(i,0,SZ(B)) C[i+m]=(C[i+m]+c*B[i])%mod;
                    L=n+1-L; B=T; b=d; m=1;
                } else {
                    ll c=mod-d*powmod(b,mod-2)%mod;
                    while (SZ(C)<SZ(B)+m) C.pb(0);
                    rep(i,0,SZ(B)) C[i+m]=(C[i+m]+c*B[i])%mod;
                    ++m;
                }
            }
            return C;
        }
        int gao(VI a,ll n) {
            VI c=BM(a);
            c.erase(c.begin());
            rep(i,0,SZ(c)) c[i]=(mod-c[i])%mod;
            return solve(n,c,VI(a.begin(),a.begin()+SZ(c)));
        }
    };
    
    int main() {
        int T;
        ll n;
        cin>>T;
    
        vector<int>v;
        v.push_back(3);
        v.push_back(9);
        v.push_back(20);
        v.push_back(46);
        v.push_back(106);
        v.push_back(244);
        v.push_back(560);
        v.push_back(1286);
        v.push_back(2956);
        v.push_back(6794);
        v.push_back(15610);
        v.push_back(35866);
        v.push_back(82416);
        while (T--) {
            scanf("%lld",&n);
            printf("%d
    ",linear_seq::gao(v,n-1));
        }
    }
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