nyoj 301递推求值(矩阵快速幂的递推求值)

递推求值

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难度: 4
描述

给你一个递推公式:

f(x)=a*f(x-2)+b*f(x-1)+c

并给你f(1),f(2)的值,请求出f(n)的值,由于f(n)的值可能过大,求出f(n)对1000007取模后的值。

注意:-1对3取模后等于2

输入
第一行是一个整数T,表示测试数据的组数(T<=10000)
随后每行有六个整数,分别表示f(1),f(2),a,b,c,n的值。
其中0<=f(1),f(2)<100,-100<=a,b,c<=100,1<=n<=100000000 (10^9)
输出
输出f(n)对1000007取模后的值
样例输入
2
1 1 1 1 0 5
1 1 -1 -10 -100 3
样例输出
5
999896

分析:由于n的值比较大,所以常规方法肯定会超时。根据递推式求第n个表达式的值时,通常用矩阵乘法来做。

本题要构造两个矩阵,A  f2  0  0    B  b  a  c

                                                   f1  0  0       1  0  1

                                  1   0  0       0  0  1

因为f2和f1是已知的,当n>=3时,每次都乘以矩阵B,就能推出下一个矩阵。而矩阵的第一行第一列的元素就是所求的结果。

因为有负数的存在,这是需要加上MOD再取余。

#include<cstdio>  
#include<cstring>  
#include<algorithm>    
#define MOD 1000007
#define LL long long
using namespace std;
struct matric
{
	LL map[3][3];  //int会爆
};
LL f1,f2,a,b,c,n;
matric unit =  
{  
    1, 0, 0,  
    0, 1, 0,  
    0, 0, 1  
};
matric quick2(matric q,matric p)
{
	matric C;
	for(int i=0;i<3;i++)
	{
		for(int j=0;j<3;j++)
		{
			C.map[i][j]=0;
			for(int k=0;k<3;k++)
			{
				C.map[i][j]+=q.map[i][k]*p.map[k][j];
				C.map[i][j]%=MOD;
			} 
		}
	}
	return C;
}
matric quick1()
{
	matric A,B;
	LL k=n-2;
	memset(A.map,0,sizeof(A.map));
	memset(B.map,0,sizeof(B.map));
	
	A.map[0][0]=b;
	A.map[0][1]=a;
	A.map[0][2]=c;
	A.map[1][0]=A.map[2][2]=1;
	
	B.map[0][0]=f2;
	B.map[1][0]=f1;
	B.map[2][0]=1;
	
	matric p=unit;	
	while(k)
	{
		if(k%2==1)
		   p=quick2(p,A);
		A=quick2(A,A);
		k=k/2;
	}
	p=quick2(p,B);
	return p;
}
int main()
{
	int t;
	scanf("%d",&t);
	while(t--)
	{
		matric C;
		scanf("%lld%lld%lld%lld%lld%lld",&f1,&f2,&a,&b,&c,&n);
		if(n==1)
		{
			printf("%lld\n",(f1+MOD)%MOD);
		}
		else if(n==2)
		{
			printf("%lld\n",(f2+MOD)%MOD);
		}
		else
		{
			C=quick1();
		    printf("%lld\n",(C.map[0][0]+MOD)%MOD);
		}		
	}
	return 0;
}


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