P3193 [HNOI2008] GT考试 题解

之前学矩阵乘的时候做的题，当时因为不会$kmp$搜索一稀里糊涂过去了，现在填个坑。

头图

是$Logos$！

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P3193 [HNOI2008] GT考试

题链：洛谷 题库

题目大意：

求有多少个长度为$n$的数字串的子串中不包含给出的长度为$m$位的串，范围 $n<=1e9$，$m<=20$。

思路：

首先考虑DP，令$zl[i][j]$为原串匹配到第$i$位，短串最多可以匹配到第$j$位的方案数。

那么显然答案为:

$$\sum _{i=0}^{m-1}zl[n][i]$$

状态转移方程为：

$$zl[i][j]=\sum _{k=0}^{9}zl[i-1][p]$$

其中的$p$不一定是$0$或者$j-1$，因为加入字符$k$后，会有三种情况产生：

1. 与原串中的下一个字符匹配；
2. 失配，无法与任何字符相匹配；
3. 重新与原串的另一个前缀匹配。

那么上面的式子就无法支持我们完成之后的操作了，所以我们换一种写法。

令$dh[k][j]$为一个匹配了长度为$k$的串，有多少种增加数字的方法，使得与原串匹配的长度变成$j$。

状态转移方程为：

$$zl[i][j]=\sum _{k=0}^{m-1}zl[i][k]\times dh[k][j]$$

由于我们知道原串，所以整个$dh$数组是固定的，我们可以预处理出这个数组。方法是用$kmp$求出$next$数组后，枚举匹配长度$k$和字符$ch$，暴力计算出能匹配到前缀的长度。

那么，由于这道题是矩阵乘法专题里的$dh$数组恒不变，显然能想到用矩阵乘法的相关知识来解决。

因为我们最后只需要第$n$行矩阵，所以我们把每一行$zl[i][j]$抽象成一行，$m-1$列的矩阵$hdl[i]$，可推导出$hdl[i]=hdl[i-1]\ast yns$，那么，$hdl[n]=hdl[0]\ast yn{s}^n$。

用矩阵快速幂求出$yn{s}^n$，再用矩阵乘法使其与$hdl$相乘，即可得出最终矩阵，再把答案一加一模就ok啦。

code:

#include<bits/stdc++.h>
#define fo(x,y,z) for(int (x)=(y);(x)<=(z);(x)++)
#define fu(x,y,z) for(int (x)=(y);(x)>=(z);(x)--)
typedef long long ll;
namespace Aventurine
{
	inline int qr()
	{
		char ch=getchar();int x=0,f=1;
		for(;ch<'0'||ch>'9';ch=getchar())if(ch=='-')f=-1;
		for(;ch>='0'&&ch<='9';ch=getchar())x=(x<<3)+(x<<1)+(ch^48);
		return x*f;
	}
	inline void qw(int x)
	{
		if(!x)
			return;
		qw(x/10);
		putchar(x%10+'0');
	}
	inline void qkg(int x)
	{
		if(x==0)
			putchar('0');
		else
			qw(x);
		putchar(' ');
	}
	inline void qhh(int x)
	{
		if(x==0)
			putchar('0');
		else
			qw(x);
		putchar('\n');
	}
}
#define qr qr()
using namespace std;
using namespace Aventurine;
const int Ratio=0;
const int N=55;
const int maxi=INT_MAX;
int n,len,mod,ans;
int kmp[N];
char s[N];
struct rmm
{
	int a[N][N];
	rmm()
	{//一定要初始化！一定要初始化！一定要初始化！ 
		memset(a,0,sizeof a);
	}//在结构体中定义的数组需要初始化！ 
}yns,hdl;
rmm operator*(rmm a,rmm b)//矩阵乘
{
	rmm c;
	fo(i,0,len-1)
		fo(j,0,len-1)
			fo(k,0,len-1)
				c.a[i][j]=(c.a[i][j]+a.a[i][k]*b.a[k][j]%mod+mod)%mod;
	return c;
}
rmm operator^(rmm a,int t)//矩阵快速幂
{
	rmm b;
	fo(i,0,len-1)
		b.a[i][i]=1;
	while(t)
	{
		if(t&1)
			b=b*a;
		a=a*a;
		t>>=1;
	}
	return b;
}
namespace Wisadel
{
	void Wprekmp()//kmp初始化
	{
		int j=0;
		fo(i,2,len)
		{
			while(j&&s[j+1]!=s[i])
				j=kmp[j];
			if(s[j+1]==s[i])
				j++;
			kmp[i]=j;
		}
	}
	void Wwork()
	{
		fo(i,0,len-1)
			for(char ch='0';ch<='9';ch++)
			{//枚举添加的字符 
				int j=i;
				while(j&&s[j+1]!=ch)
					j=kmp[j];
				if(s[j+1]==ch)
					j++;
				yns.a[i][j]=(yns.a[i][j]+1)%mod;
			}
		hdl.a[0][0]=1;//即为hdl[0] 
		yns=yns^n;
		hdl=hdl*yns;
		fo(i,0,len-1)
			ans=(ans+hdl.a[0][i])%mod;
	}
	short main()
	{
		n=qr,len=qr,mod=qr;
		scanf("%s",s+1);
		Wprekmp();
		Wwork();
		printf("%d\n",ans);
		return Ratio;
	}
}
int main(){return Wisadel::main();}

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完结撒花

我放两张

“维什戴尔”，就把名字签这里，对吧？殿下告诉我，这个名字的意思是“许愿一个家”，但我从不许愿。啊？字太丑？还轮不到你来指指点点。

谁有W的好图啊aa球球了QwQ