矩阵快速幂的学习(系统的学习)
学习博客:https://www.cnblogs.com/cmmdc/p/6936196.html
https://www.cnblogs.com/yan-boy/archive/2012/11/29/2795294.html
首先看看整数快速幂的用处:
如果我们要求x^19,一般思想是for循环来做,这样的话要循环19次,如果次方数太大的话,显然是很要时间的,如果用矩阵快速幂的方法的话,可以接着看:
19的二进制表示=10011; x^19=x^16*x^2*x^1,看看16,2,1是怎么来的,其实就是19的二进制上面的1对应的值,所以依靠这个我们可以超级快的求出来x^19次方
下面看代码的解释:
#include<iostream> #include<string.h> #include<map> #include<cstdio> #include<cstring> #include<stdio.h> #include<cmath> #include<ctype.h> #include<math.h> #include<algorithm> #include<set> #include<queue> typedef long long ll; using namespace std; const ll mod=1e9+7; const int maxn=1e4+10; const int maxk=5e3+10; const int maxx=1e4+10; const ll maxe=1000+10; #define INF 0x3f3f3f3f3f3f #define Lson l,mid,rt<<1 #define Rson mid+1,r,rt<<1|1 int Quickpow(int x,int n) {int ans=1,res=x;while(n)//这里看不太懂的话自己模拟一下 {if(n&1){ans*=res;}res*=res;n>>=1;}return ans; } int main() {int n,x;cin>>x>>n;//求x^n次方cout<<Quickpow(x,n)<<endl;return 0; }
下面看看矩阵快速幂:
讲解一道题目来理解:
题目链接:http://acm.hdu.edu.cn/showproblem.php?pid=1575
Tr A
Time Limit: 1000/1000 MS (Java/Others) Memory Limit: 32768/32768 K (Java/Others)
Total Submission(s): 7332 Accepted Submission(s): 5384
每组数据的第一行有n(2 <= n <= 10)和k(2 <= k < 10^9)两个数据。接下来有n行,每行有n个数据,每个数据的范围是[0,9],表示方阵A的内容。
#include<iostream> #include<string.h> #include<map> #include<cstdio> #include<cstring> #include<stdio.h> #include<cmath> #include<ctype.h> #include<math.h> #include<algorithm> #include<set> #include<queue> typedef long long ll; using namespace std; const ll mod=9973; const int maxn=1e4+10; const int maxk=5e3+10; const int maxx=1e4+10; const ll maxe=1000+10; #define INF 0x3f3f3f3f3f3f #define Lson l,mid,rt<<1 #define Rson mid+1,r,rt<<1|1 int n; ll k; struct matrix {int a[15][15]; }ans,res; void init() {memset(ans.a,0,sizeof(ans.a));for(int i=0;i<n;i++){ans.a[i][i]=1;//相当于整数快速幂里面的初值1 ,这里是一个单位矩阵for(int j=0;j<n;j++){cin>>res.a[i][j];//初值 }} } matrix multiply(matrix x,matrix y) {matrix temp;memset(temp.a,0,sizeof(temp.a));for(int i=0;i<n;i++){for(int j=0;j<n;j++){for(int l=0;l<n;l++){temp.a[i][j]+=x.a[i][l]*y.a[l][j];if(temp.a[i][j]>mod) temp.a[i][j]%=mod;}}}return temp; } void Quickpow() {while(k){if(k&1){ans=multiply(ans,res);//这里跟整数快速幂几乎一样 }res=multiply(res,res);k>>=1;} } int main() {int t;cin>>t;while(t--){ll sum=0;cin>>n>>k;init();Quickpow();for(int i=0;i<n;i++)sum+=ans.a[i][i];sum%=mod;cout<<sum<<endl;}return 0; }
下面看一道应用题:
题目链接:http://poj.org/problem?id=3070
Time Limit: 1000MS | Memory Limit: 65536K | |
Total Submissions: 19383 | Accepted: 13413 |
Description
In the Fibonacci integer sequence, F0 = 0, F1 = 1, and Fn = Fn − 1 + Fn − 2 for n ≥ 2. For example, the first ten terms of the Fibonacci sequence are:
0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, …
An alternative formula for the Fibonacci sequence is
.
Given an integer n, your goal is to compute the last 4 digits of Fn.
Input
The input test file will contain multiple test cases. Each test case consists of a single line containing n (where 0 ≤ n ≤ 1,000,000,000). The end-of-file is denoted by a single line containing the number −1.
Output
For each test case, print the last four digits of Fn. If the last four digits of Fn are all zeros, print ‘0’; otherwise, omit any leading zeros (i.e., print Fn mod 10000).
Sample Input
0 9 999999999 1000000000 -1
Sample Output
0 34 626 6875
Hint
As a reminder, matrix multiplication is associative, and the product of two 2 × 2 matrices is given by
.
Also, note that raising any 2 × 2 matrix to the 0th power gives the identity matrix:
.
Source
这里就是个矩阵乘法等式左边:1*f(n-1)+1*f(n-2)=f(n);1*f(n-1)+0*f(n-2)=f(n-1);
这里还是说一下构建矩阵递推的大致套路,一般a[n]与a[n-1]都是按照原始递推式来构建的,当然可以先猜一个a[n],主要是利用矩阵乘法凑出矩阵T,第一行一般就是递推式,后面的行就是不需要的项就让与其的相乘系数为0。矩阵T就叫做转移矩阵(一定要是常数矩阵),它能把a[n-1]转移到Aa[n];然后这就是个等比数列,直接写出通项:此处A1叫初始矩阵。所以用一下矩阵快速幂然后乘上初始矩阵就能得到a[n],这里a[n]就两个元素(两个位置),根据自己设置的a[n]对应位置就是对应的值,按照上面矩阵快速幂写法,ans.a[0][0]=f(n)就是我们要求的。
注意构造的时候要构造为一个方阵,就是在原来构造的基础上补上0
看代码:
#include<iostream> #include<string.h> #include<map> #include<cstdio> #include<cstring> #include<stdio.h> #include<cmath> #include<ctype.h> #include<math.h> #include<algorithm> #include<set> #include<queue> typedef long long ll; using namespace std; const ll mod=10000; const int maxn=1e9+10; const int maxk=5e3+10; const int maxx=1e4+10; const ll maxe=1000+10; #define INF 0x3f3f3f3f3f3f #define Lson l,mid,rt<<1 #define Rson mid+1,r,rt<<1|1 int n; struct matrix {ll a[3][3]; }ans,res; void init() {res.a[0][0]=1;res.a[0][1]=1;res.a[1][0]=1;res.a[1][1]=0;ans.a[0][0]=1;ans.a[0][1]=0;ans.a[1][0]=0;ans.a[1][1]=1; } matrix multiply(matrix x,matrix y) {matrix temp;memset(temp.a,0,sizeof(temp.a));for(int i=0;i<2;i++){for(int j=0;j<2;j++){for(int k=0;k<2;k++){temp.a[i][j]=(temp.a[i][j]+x.a[i][k]*y.a[k][j])%mod;}}}return temp; } void Quickpow() {while(n){if(n&1){ans=multiply(ans,res);}res=multiply(res,res);n>>=1;} } int main() {while(cin>>n){if(n==-1) break;if(n==0) cout<<0<<endl;else if(n==1) cout<<1<<endl;else{n--;init();Quickpow();cout<<ans.a[0][0]<<endl;}}return 0; }
给一些简单的递推式
1.f(n)=a*f(n-1)+b*f(n-2)+c;(a,b,c是常数)
2.f(n)=c^n-f(n-1) ;(c是常数)
转载于:https://www.cnblogs.com/caijiaming/p/9647709.html
矩阵快速幂的学习(系统的学习)相关推荐
- 快速幂与矩阵快速幂学习笔记
首先附上我学习快速幂的链接 https://blog.csdn.net/qq_19782019/article/details/85621386 并从中摘抄了一些有用的东西记录下来作为总结 1.&qu ...
- 矩阵快速幂 学习笔记
据说,矩阵快速幂在递推式优化上相当神奇,而且效率很高... 两矩阵相乘,朴素算法的复杂度是O(N^3).如果求一次矩阵的M次幂,按朴素的写法就是O(N^3*M).既然是求幂,不免想到快速幂取模的算法, ...
- 数字迷阵(矩阵快速幂+结论题)
数字迷阵(矩阵快速幂+结论题) 题目描述 小可可参观科学博物馆时,看到一件藏品,上面有密密麻麻的数字,如下所示: 1 2 3 5 8 13 21 34 55 ...
- 一文彻底搞懂快速幂(原理、实现、矩阵快速幂)
前言 大家好,我是bigsai,之前有个小老弟问到一个剑指offer一道相关快速幂的题,这里梳理一下讲一下快速幂! 快速幂是什么? 顾名思义,快速幂就是快速算底数的n次幂.你可能疑问,求n次幂算n次叠 ...
- 40行代码AC_HDU 1575 TrA 矩阵快速幂(附快速幂+矩阵快速幂的讲解)
一道经典的矩阵快速幂模板题. 传送门1-->快速幂基本思想 传送门2-->矩阵快速幂讲解(教主传授) 心路历程 1.开始看成求主对角线元素和的n次幂了,用快速幂解得.结果压根不对,又仔细看 ...
- 洛谷P3390 【模板】矩阵快速幂
传送门 从今天开始学习矩阵快速幂.jpg 1 //minamoto 2 #include<iostream> 3 #include<cstdio> 4 #include< ...
- hdu 6395Sequence【矩阵快速幂】【分块】
Sequence Time Limit: 4000/2000 MS (Java/Others) Memory Limit: 262144/262144 K (Java/Others) Total ...
- [转]快速矩阵快速幂
大学生程序代写 矩阵 快速幂 出处:http://www.cnblogs.com/yan-boy/archive/2012/11/29/2795294.html 矩阵的快速幂是用来高效地计算矩阵的高次 ...
- AtCoder abc256全题解(区间合并模板、矩阵快速幂优化dp、线段树……)
文章目录 A B C-枚举 D-区间合并模板 E-图论建模,函数图的性质 题意 思路 代码 F-树状数组 题意 思路 代码 G-矩阵快速幂优化dp H-线段树 思路 实现 传送门 本文CSDN 本文j ...
最新文章
- goland/go语言项目--本地包的导入(将项目添加至GOPATH中)(基于macOS)
- as本地仓库更改_Android Studio 之 Gradle与Project Structure详解
- Matlab Robotic Toolbox V9.10工具箱(三):轨迹规划
- php中的round是什么,phpround函数怎么用
- php rsa加密实例,关于PHP语言的RSA加密实例讲解
- lambda :: -_无需再忙了:Lambda-S3缩略图,由SLAppForge Sigma钉牢!
- Holedox Moving
- Python:字典列表字符串方法测试
- virtualbox安装android6.0并设置分辨率为1920x1080x32
- cv mat保存图片_(七)神秘的Mat
- (转)用Ajax技术让IE Web Control Tree View实现大数据量读取
- mysql 子查询 博客_mysql——多表——子查询——示例
- java 线程状态_Java线程的状态
- 人脸识别 android demo,Android集成人脸识别demo分享
- 技巧篇:常用的vba代码汇总
- stm32正常运行流程图_stm32初始化流程图解析
- 记账之后的收支明细,如何以收支图表的形式呈现
- 洛谷P2530 [SHOI2001]化工厂装箱员
- win7计算机磁盘清理,win7电脑清理磁盘的操作过程
- PCI-E 5.0标准正式公布!速度再次翻番达32GT/s