垒骰子

赌圣atm晚年迷恋上了垒骰子，就是把骰子一个垒在另一个上边，不能歪歪扭扭，要垒成方柱体。
经过长期观察，atm 发现了稳定骰子的奥秘：有些数字的面贴着会互相排斥！
我们先来规范一下骰子：1 的对面是 4，2 的对面是 5，3 的对面是 6。
假设有 m 组互斥现象，每组中的那两个数字的面紧贴在一起，骰子就不能稳定的垒起来。
atm想计算一下有多少种不同的可能的垒骰子方式。
两种垒骰子方式相同，当且仅当这两种方式中对应高度的骰子的对应数字的朝向都相同。
由于方案数可能过多，请输出模 10^9 + 7 的结果。

不要小看了 atm 的骰子数量哦～

「输入格式」
第一行两个整数 n m
n表示骰子数目
接下来 m 行，每行两个整数 a b ，表示 a 和 b 数字不能紧贴在一起。

「输出格式」
一行一个数，表示答案模 10^9 + 7 的结果。

「样例输入」
2 1
1 2

「样例输出」
544

「数据范围」
对于 30% 的数据：n <= 5
对于 60% 的数据：n <= 100
对于 100% 的数据：0 < n <= 10^9, m <= 36

资源约定：
峰值内存消耗 < 256M
CPU消耗 < 2000ms

请严格按要求输出，不要画蛇添足地打印类似：“请您输入...” 的多余内容。

所有代码放在同一个源文件中，调试通过后，拷贝提交该源码。

注意: main函数需要返回0
注意: 只使用ANSI C/ANSI C++ 标准，不要调用依赖于编译环境或操作系统的特殊函数。
注意: 所有依赖的函数必须明确地在源文件中 #include ， 不能通过工程设置而省略常用头文件。

提交时，注意选择所期望的编译器类型。

思路一：动态规划DP + 滚动数组

用动态规划来解. Dp[ i ][ j ]表示高度为 i , 顶面点数为 j 的方案数, 那么Dp[ i ][ j ] 就等于 i-1 高度时所有与j的反面无冲突的方案数累加. 最后的总方案数还要乘以(4^i), 因为每一个骰子可以4面转嘛. 由于每一层的规划只与前一层有关, 所以可以采用滚动数组, 不然内存会超标...直接看代码吧!

代码一：

#include <iostream>
using namespace std;// ...冲突记录: Compact[i][j]=false代表点数为i的面与点数为j的面存在冲突
bool Compact[7][7];                 // ...Parner[i]=j代表 点数为i的面 的对立面点数为j
const int Parner[7]={ 0,4,5,6,1,2,3 };
const long long MOD = 1000000007;int main(int argc, char** argv)
{long long  N; // 骰子高度int M; // 冲突组数int s1,s2; cin >> N >> M;//初始化骰子没有冲突 for( int i = 0; i < 7; ++i)for( int j = 0; j < 7;++j)Compact[i][j]=true;//记录骰子存在的两面冲突 for( int i = 0; i < M; ++i ) {cin >> s1 >> s2;// ...点数为s1的面与点数为s2的面存在冲突 Compact[s1][s2] = Compact[s2][s1] = false;  }long long dp[2][7]; // 滚动数组long long C = 4;int e = 0;          // 滚动标志for( int i = 1; i < 7; ++i ) dp[e][i] = 1;// dp[i][j]代表高度为i的,顶面点数为j的叠骰子方案数// 在这里忽略每个骰子可以四面转向的情况, 把该情况留到最后乘上去就可以了 int j,k;for( long long i = 2; i <= N; ++i ){e = 1-e;    // ...滚动处理 （0，1交替） C = (C*4)%MOD; //计算4^n次方：每次循环乘以4 //下面两层循环表示：当前第i层顶面为j的方案数是下面一层6个面分别朝顶的方案数的总和 for( j = 1; j < 7; ++j ){dp[e][j] = 0;for( k = 1; k < 7; ++k)if( Compact[ Parner[j] ][k] )dp[e][j] += dp[1-e][k]; //dp[0][j] 与 dp[1][j]相邻递推关系 dp[e][j]%=MOD;}}int sum=0;//计算总数：总数就等于最上面一层骰子所递推来的6个面方案综合 for( int i = 1; i < 7; ++i)sum = (sum+dp[e][i])%MOD;sum = (sum*C)%MOD;//骰子可以4个面转动 所以乘以4^n 就是乘以c cout << sum;return 0;
}

思路二：矩阵快速幂，转载 至：i逆天耗子丶

代码二：

#include<bits/stdc++.h>
#define ag(x) ((x)>3?(x)-3:(x)+3)
using namespace std;
typedef long long ll;
ll mod=1e9+7; struct matrix{int n,m;ll s[10][10];
};//对A的初始化修改成 初始化为4,因为骰子四个面可以互相转动，需要最终乘以4或者初始化为4
matrix Aunit(matrix A){for(int i=0;i<6;i++){for(int j=0;j<6;j++){A.s[i][j]=4;}}return A;
}//返回一个单位矩阵
matrix unit(matrix A){matrix re;re.n=A.n;re.m=A.m;for(int i=0;i<re.n;i++){for(int j=0;j<re.m;j++){if(i==j)re.s[i][j]=1;else re.s[i][j]=0;}}return re;
}//两个矩阵相乘
matrix mix(matrix A,matrix B){matrix re;re.n=A.n;re.m=B.m;for(int i=0;i<re.n;i++){for(int j=0;j<re.m;j++){re.s[i][j]=0;for(int k=0;k<A.m;k++){re.s[i][j]+=A.s[i][k]*B.s[k][j]%mod;re.s[i][j]%=mod;}}}return re;
}//快速求 矩阵A的b次方
matrix dpow(matrix A,ll b){matrix re;re=unit(A);while(b){if(b&1)re=mix(re,A);A=mix(A,A);b>>=1;}return re;
}int main(){ll n,m;scanf("%lld%lld",&n,&m);matrix A;A.n=6;A.m=6;A=Aunit(A); //初始化矩阵A，表示冲突矩阵 int ip1,ip2;//设置冲突矩阵的冲突面（两两对应） while(m--){scanf("%d%d",&ip1,&ip2);A.s[ip2-1][ag(ip1)-1]=0;A.s[ip1-1][ag(ip2)-1]=0;}matrix p;p.n=1;p.m=6;for(int j=0;j<6;j++)p.s[0][j]=4;A=dpow(A,n-1); //求A矩阵的n-1次方 p=mix(p,A); //最后算A^n-1矩阵 * p矩阵,(p就是高度为1的第一个矩阵对应dp[1]） ll ans=0;for(int j=0;j<6;j++)ans=(ans+p.s[0][j])%mod;printf("%lld\n",ans);return 0;
}