这里的全家桶目前只包括了ln,exp,sqrt。还有一些类似于带余数模,快速幂之类用的比较少的有时间再更,NTT这种前置知识这里不多说。
还有一些基本的导数和微积分内容要了解,建议不懂的可以先去翻翻高二数学书。
之后多项式算法基本是一环扣一环的,所以前面的看不懂对于后面的理解会造成很大影响。
本博客涉及内容偏浅
这里是一些我个人的模板书写习惯
- 习惯相关的问题:默认将读入的n变为2的整数次幂形式,目前为止这样的做法都不会影响正确性
- 正确性相关的问题:模板书写应满足使用的中间变量不重复,如在求ln和逆元时不应该使用重复的中间变量(可能会导致信息丢失)
- 正确性相关的问题:在每次进行任意操作前应保证在操作值域内不会有上次的信息参与(要清零)
@
给出一个多项式F,求出一个G使得
F(x)∗G(x)≡1(mod xn)
利用经典的倍增思想,假设我们已知多项式G′(x)满足
F(x)G′(x)≡1(mod xn2)
又有
F(x)G(x)≡1(mod xn2)
就有了
F(x)(G(x)−G′(x))≡0(mod xn2)⇒G(x)−G′(x)≡0(mod xn2)
然后两边同时平方,后面的模数同理也要平方
G(x)2−2G(x)G′(x)+G′(x)2≡0(mod xn)
再乘上一个F(x)
F(x)G(x)2−2F(x)G(x)G′(x)+F(x)G′(x)2≡0(mod xn)
又因为F(x)G(x)≡1(mod xn),所以就有
G(x)−2G′(x)+F(x)G′(x)2≡0(mod xn)⇒G(x)≡2G′(x)−F(x)G′(x)2(mod xn)
然后倍增就好了,时间复杂度是类似于T(n)=T(n2)+nlogn的形式所以是O(nlogn)的。
比较远古的代码所以码风有点不同
后面就要开始用到高二的知识了
后面定义f′表示多项式f的求导,定义ai=f(x)[i],那么有
f′(x)=n∑i=0ai+1(i+1)xi
大体就是把所有位乘上i再往前移动,对导数有了解的话应该能理解,这里就不给出推导了
同理定义ai=f(x)[i],那f的积分g就有
g(x)=n∑i=0ai−1ixi
和上面同理,需要知道积分和求导是逆运算。
定义复合函数
F(G(x))=∑i=0F[i]G(x)i
看上去没什么用,之后再说
这里开始就暂时不和多项式有多挂钩了。
f(x)=limn→∞n∑i=0f(n)(x0)i!(x−x0)i+Rn(x)
其中f(n)表示f的n阶求导,Rn(x)是余项。
看上去没有什么用,是牛迭的基础,可以直接记牛迭的结论。
到时候会有泰勒公式的常用写法
这里就不用泰勒公式的推导了,直接感性点理解快速过一下。
我们知道导数
f′(x)=limΔx→0f(x+Δx)−f(x)Δx
是可以理解为求某个函数在(x,f(x))处的切点,而牛顿迭代正是利用这个原理求函数的近似零点,可以先看一张生动的图(来自维基百科)。

就是先找一个点(x,f(x)),然后求它在函数图像上的切线,之后这条切线与x有交的位置x′再带入x之后继续这个过程。
这个过程中求得的x在不断逼近原点,这样就可以求出一个函数0点的近似解。
当然牛顿迭代显然并不是对所有函数都适用的,但是对于我们需要解决的多项式问题来说足够了。
然后要上泰勒公式了
f(x)=limn→∞n∑i=0f(n)(x0)i!(x−x0)i+Rn(x)
这里只拿i=1的情况来展开一下,再定义一个ϕ(x)≈f(x)就是
f(x)≈ϕ(x)=f′(x0)(x−x0)−f(x0)
然后如果求f(x)=0就是近似的求ϕ(x)=0也就是
f′(x0)(x−x0)−f(x0)=0
就有
x=x0−f(x0)f′(x0)⇒xn+1=xn−f(xn)f′(xn)
这个递推式子。
然后就可以快速近似求解了。
那么现在就是牛顿迭代的实战时间了,题目是给出一个多项式G(x),要求求出一个f(x)使得G(f(x))≡0(mod xn)。
拿多项式来泰勒展开推导或者直接用上面的牛迭结论。设ft满足G(ft)≡0(mod x2t),那么就有结论
ft≡ft−1−G(ft−1)G′(ft−1)(mod x2t)
这里还是推导一下吧,先把f给泰勒展开了(这里换成了一个比较常用的写法)
G(ft)≡G(ft−1)+∞∑i=1G(i)(ft−1)i!∗(ft−ft−1)i(mod x2t)
又因为G(ft−1)≡0(mod x2t−1)和G(ft)≡0(mod x2t)。所以ft−ft−1的前2t−1项都是0,那么(ft−ft−1)2的前2t都是0,也就当i≥2的时候后面的项都被模掉了,所以式子就变得很简单了。
G(ft)≡G(ft−1)+G′(ft−1)∗(ft−ft−1)(mod x2t)
把G(ft)=0带入就有
ft=ft−1−G(ft−1)G′(ft−1)(mod x2t)
式子到这里就得根据具体情况化简了,然后练练手?
给出一个多项式F,求一个多项式G满足
G(x)2=F(x)(mod xn)
下面的G和上面的要求的G不同
如果我们求出一个多项式G(f)=f2−F(x)。如果G(f)≡0(mod xn)的解就是f(x)≡√F(x)(mod xn)的解了。
之后直接代前面多项式零点求值的东西就有
ft=ft−1−G(ft−1)G′(ft−1)⇒ft=ft−1−f2t−1−F(x)2ft−1
嗯,那个2ft−1是对G手动求导的结果
时间复杂度也是类T(n)=T(n2)+nlogn的形式所以还是O(nlogn)
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<algorithm>
#define ll long long
using namespace std;
const ll N=6e5+10,P=998244353,inv2=(P+1)/2;
ll n,a[N],b[N],r[N];
ll t1[N],t2[N],t3[N],t4[N];
ll power(ll x,ll b){
ll ans=1;
while(b){
if(b&1)ans=ans*x%P;
x=x*x%P;b>>=1;
}
return ans;
}
ll GetL(ll len){
ll n=1;
while(n<=len)n<<=1;
for(ll i=0;i<n;i++)
r[i]=(r[i>>1]>>1)|((i&1)?(n>>1):0);
return n;
}
void NTT(ll *f,ll n,ll op){
for(ll i=0;i<n;i++)
if(i<r[i])swap(f[i],f[r[i]]);
for(ll p=2;p<=n;p<<=1){
ll len=p>>1,tmp=power(3,(P-1)/p);
if(op==-1)tmp=power(tmp,P-2);
for(ll k=0;k<n;k+=p){
ll buf=1;
for(ll i=k;i<k+len;i++){
ll tt=f[i+len]*buf%P;
f[i+len]=(f[i]-tt+P)%P;
f[i]=(f[i]+tt)%P;
buf=buf*tmp%P;
}
}
}
if(op==-1){
ll invn=power(n,P-2);
for(ll i=0;i<n;i++)
f[i]=f[i]*invn%P;
}
return;
}
void GetInv(ll *f,ll *g,ll n){
if(n==1){g[0]=power(f[0],P-2);return;}
GetInv(f,g,n>>1);ll l=GetL(n);
for(ll i=0;i<n;i++)t1[i]=f[i],t2[i]=g[i];
for(ll i=n;i<l;i++)t1[i]=t2[i]=0;
NTT(t1,l,1);NTT(t2,l,1);
for(ll i=0;i<l;i++)t1[i]=t1[i]*t2[i]%P*t2[i]%P;
NTT(t1,l,-1);
for(ll i=0;i<n;i++)g[i]=(2*g[i]-t1[i]+P)%P;
return;
}
void Sqrt(ll *f,ll *g,ll n){
if(n==1){g[0]=1;return;}
Sqrt(f,g,n>>1);ll l=GetL(n<<1);
for(ll i=0;i<n;i++)t3[i]=f[i],t4[i]=0;
for(ll i=n;i<l;i++)t3[i]=t4[i]=0;
GetInv(g,t4,n);l=GetL(n<<1);
NTT(t3,l,1);NTT(t4,l,1);
for(ll i=0;i<l;i++)t3[i]=t3[i]*t4[i]%P;
NTT(t3,l,-1);
for(ll i=0;i<n;i++)g[i]=(g[i]+t3[i])*inv2%P;
return;
}
signed main()
{
scanf("%lld",&n);
for(ll i=0;i<n;i++)
scanf("%lld",&a[i]);
ll m=GetL(n);
Sqrt(a,b,m);
for(ll i=0;i<n;i++)
printf("%lld ",b[i]);
return 0;
}
给出一个多项式F,求一个多项式G满足
G(x)≡ln(F(x))(mod xn)
这个题不用牛顿迭代,对G求个导,因为是复合函数直接展开
G′(x)≡ln′(F(x))∗F(x)(mod xn)⇒G′(x)≡F(x)F′(x)(mod xn)
这个推导要用到的有ln′(x)=1x。
就是算F(x)F′(x)再积分就好了
时间复杂度O(nlogn)
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<algorithm>
#define ll long long
using namespace std;
const ll N=4e5+10,P=998244353;
ll n,r[N],f[N],g[N];
ll t1[N],t2[N],t3[N],t4[N];
ll power(ll x,ll b){
ll ans=1;
while(b){
if(b&1)ans=ans*x%P;
x=x*x%P;b>>=1;
}
return ans;
}
ll GetL(ll len){
ll n=1;
while(n<=len)n<<=1;
for(ll i=0;i<n;i++)
r[i]=(r[i>>1]>>1)|((i&1)?(n>>1):0);
return n;
}
void NTT(ll *f,ll n,ll op){
for(ll i=0;i<n;i++)
if(i<r[i])swap(f[i],f[r[i]]);
for(ll p=2;p<=n;p<<=1){
ll len=p>>1,tmp=power(3,(P-1)/p);
if(op==-1)tmp=power(tmp,P-2);
for(ll k=0;k<n;k+=p){
ll buf=1;
for(ll i=k;i<k+len;i++){
ll tt=f[i+len]*buf%P;
f[i+len]=(f[i]-tt+P)%P;
f[i]=(f[i]+tt)%P;
buf=buf*tmp%P;
}
}
}
if(op==-1){
ll invn=power(n,P-2);
for(ll i=0;i<n;i++)
f[i]=f[i]*invn%P;
}
return;
}
void GetInv(ll *f,ll *g,ll n){
if(n==1){g[0]=power(f[0],P-2);return;}
GetInv(f,g,n>>1);ll m=GetL(n);
for(ll i=0;i<n;i++)t1[i]=f[i],t2[i]=g[i];
for(ll i=n;i<m;i++)t1[i]=t2[i]=0;
NTT(t1,m,1);NTT(t2,m,1);
for(ll i=0;i<m;i++)t1[i]=t1[i]*t2[i]%P*t2[i]%P;
NTT(t1,m,-1);
for(ll i=0;i<n;i++)g[i]=(2*g[i]-t1[i]+P)%P;
return;
}
void GetD(ll *f,ll *g,ll n){
for(ll i=0;i<n;i++)
g[i]=f[i+1]*(i+1)%P;
g[n-1]=0;return;
}
void GetJ(ll *f,ll *g,ll n){
for(ll i=1;i<n;i++)
g[i]=f[i-1]*power(i,P-2)%P;
g[0]=0;return;
}
void GetLn(ll *f,ll *g,ll n){
n=GetL(n);
GetD(f,t3,n);GetInv(f,t4,n);
n=GetL(n);NTT(t3,n,1);NTT(t4,n,1);
for(ll i=0;i<n;i++)t3[i]=t3[i]*t4[i]%P;
NTT(t3,n,-1);GetJ(t3,g,n);
return;
}
signed main()
{
scanf("%lld",&n);
for(ll i=0;i<n;i++)
scanf("%lld",&f[i]);
GetLn(f,g,n);
for(ll i=0;i<n;i++)
printf("%lld ",g[i]);
return 0;
}
给出多项式F,求一个多项式G满足
G(x)≡eF(x)(mod xn)
这个应该是最麻烦的了,和开根一样的思路
定义一个复合函数G(f)=ln(f)−F(x)那么当G(f)=0的解就是答案了。
然后同理直接上倍增加泰勒展开
ft≡ft−1−G(ft−1)G′(ft−1)(mod x2t)⇒ft≡ft−1−(ln(ft−1)+F(x))∗ft−1(mod x2t)
然后时间复杂度依旧是T(n)=T(n2)+nlogn,所以还是O(nlogn)的

然后上个ln和求逆就好了
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<algorithm>
#define ll long long
using namespace std;
const ll N=8e5+10,P=998244353;
ll n,m,r[N],a[N],b[N];
ll t1[N],t2[N],t3[N],t4[N],t5[N],t6[N];
ll power(ll x,ll b){
ll ans=1;
while(b){
if(b&1)ans=ans*x%P;
x=x*x%P;b>>=1;
}
return ans;
}
void GetL(ll len){
n=1;while(n<=len)n<<=1;
for(ll i=0;i<n;i++)
r[i]=(r[i>>1]>>1)|((i&1)?(n>>1):0);
return;
}
void NTT(ll *f,ll op){
for(ll i=0;i<n;i++)
if(i<r[i])swap(f[i],f[r[i]]);
for(ll p=2;p<=n;p<<=1){
ll len=p>>1,tmp=power(3,(P-1)/p);
if(op==-1)tmp=power(tmp,P-2);
for(ll k=0;k<n;k+=p){
ll buf=1;
for(ll i=k;i<k+len;i++){
ll tt=f[i+len]*buf%P;
f[i+len]=(f[i]-tt+P)%P;
f[i]=(f[i]+tt)%P;
buf=buf*tmp%P;
}
}
}
if(op==-1){
ll invn=power(n,P-2);
for(ll i=0;i<n;i++)
f[i]=f[i]*invn%P;
}
return;
}
void GetInv(ll *f,ll *g,ll m){
if(m==1){g[0]=power(f[0],P-2);return;}
GetInv(f,g,m>>1);GetL(m);
for(ll i=0;i<m;i++)t1[i]=f[i],t2[i]=g[i];
for(ll i=m;i<n;i++)t1[i]=t2[i]=0;
NTT(t1,1);NTT(t2,1);
for(ll i=0;i<n;i++)t1[i]=t1[i]*t2[i]%P*t2[i]%P;
NTT(t1,-1);
for(ll i=0;i<m;i++)g[i]=(2*g[i]-t1[i]+P)%P;
return;
}
void GetD(ll *f,ll *g,ll n){
for(ll i=0;i<n-1;i++)
g[i]=f[i+1]*(i+1)%P;
g[n-1]=0;return;
}
void GetJ(ll *f,ll *g,ll n){
for(ll i=1;i<n;i++)
g[i]=f[i-1]*power(i,P-2)%P;
g[0]=0;return;
}
void GetLn(ll *f,ll *g,ll m){
GetL(m);GetD(f,t3,n);GetInv(f,t4,n);
GetL(m);GetL(n);NTT(t3,1);NTT(t4,1);
for(ll i=0;i<n;i++)t3[i]=t3[i]*t4[i]%P;
NTT(t3,-1);GetJ(t3,g,n);
for(int i=0;i<n;i++)t3[i]=t4[i]=0;
return;
}
void GetExp(ll *f,ll *g,ll m){
if(m==1){g[0]=1;return;}
GetExp(f,g,m>>1);GetLn(g,t5,m);GetL(m);
for(ll i=0;i<m;i++)t6[i]=f[i];
for(ll i=m;i<n;i++)t5[i]=t6[i]=0;
NTT(t5,1);NTT(t6,1);NTT(g,1);
for(ll i=0;i<n;i++)
g[i]=g[i]*(1-t5[i]+t6[i]+P)%P;
NTT(g,-1);for(ll i=m;i<n;i++)g[i]=0;
return;
}
signed main()
{
scanf("%lld",&m);
for(ll i=0;i<m;i++)
scanf("%lld",&a[i]);
GetL(m);GetExp(a,b,n);
for(ll i=0;i<m;i++)
printf("%lld ",b[i]);
return 0;
}
__EOF__
【推荐】国内首个AI IDE,深度理解中文开发场景,立即下载体验Trae
【推荐】编程新体验,更懂你的AI,立即体验豆包MarsCode编程助手
【推荐】抖音旗下AI助手豆包,你的智能百科全书,全免费不限次数
【推荐】轻量又高性能的 SSH 工具 IShell:AI 加持,快人一步
· .NET Core 中如何实现缓存的预热?
· 从 HTTP 原因短语缺失研究 HTTP/2 和 HTTP/3 的设计差异
· AI与.NET技术实操系列:向量存储与相似性搜索在 .NET 中的实现
· 基于Microsoft.Extensions.AI核心库实现RAG应用
· Linux系列:如何用heaptrack跟踪.NET程序的非托管内存泄露
· TypeScript + Deepseek 打造卜卦网站:技术与玄学的结合
· 阿里巴巴 QwQ-32B真的超越了 DeepSeek R-1吗?
· 【译】Visual Studio 中新的强大生产力特性
· 张高兴的大模型开发实战:(一)使用 Selenium 进行网页爬虫
· 【设计模式】告别冗长if-else语句:使用策略模式优化代码结构