hdu 5950 Recursive sequence 递推式 矩阵快速幂
题目链接
题意
给定\(c_0,c_1,求c_n(c_0,c_1,n\lt 2^{31})\),递推公式为
\[c_i=c_{i-1}+2c_{i-2}+i^4
\]
思路
参考
将递推式改写$$\begin{pmatrix}f(n)\f(n-1)\n4\n3\n2\n\1\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}1&2&1&4&6&4&1\1&0&0&0&0&0&0\0&0&1&4&6&4&1\0&0&0&1&3&3&1\0&0&0&0&1&2&1\0&0&0&0&0&1&1\0&0&0&0&0&0&1\end{pmatrix}\begin{pmatrix}f(n-1)\f(n-2)\(n-1)4\(n-1)3\(n-1)2\(n-1)\1\end{pmatrix}$$
然后上矩阵快速幂。
// 一开始令\(d_i=c_i-2c_{i-1}\),推出了一个\(d_i=(-1)^{i-2}(d_2-15)+\frac{1}{2}i^4+i^3-\frac{1}{2}i\),虽然接下来也好做但挺烦且容易算错。一上来就应该往矩阵快速幂的方向去想的。
Code
#include <bits/stdc++.h>
#define N 7
using namespace std;
typedef long long LL;
const LL mod = 2147493647;
typedef struct {
LL mat[N][N];
void init(LL x){
memset(mat, 0, sizeof(mat));
for(int i=0; i<N; i++) mat[i][i] = x;
}
void print() const {
for (int i = 0; i < N; ++i) {
for (int j = 0; j < N; ++j) printf("%lld ", mat[i][j]); printf("\n");
}
}
} Matrix;
Matrix p = {1,2,1,4,6,4,1,
1,0,0,0,0,0,0,
0,0,1,4,6,4,1,
0,0,0,1,3,3,1,
0,0,0,0,1,2,1,
0,0,0,0,0,1,1,
0,0,0,0,0,0,1
};
LL add(LL a, LL b) { return (a + b + mod) % mod; }
LL mul(LL a, LL b) { return a * b % mod; }
Matrix mulm(const Matrix& a, const Matrix& b) {
Matrix temp;
temp.init(0);
for (int i = 0; i < N; ++i) {
for (int j = 0; j < N; ++j) {
for (int k = 0; k < N; ++k) temp.mat[i][j] = add(temp.mat[i][j], mul(a.mat[i][k], b.mat[k][j]));
}
}
return temp;
}
Matrix poww(LL n) {
Matrix a = p, ret;
ret.init(1);
while (n) {
if (n & 1) ret = mulm(ret, a);
a = mulm(a, a);
n >>= 1;
}
return ret;
}
void work() {
LL n, a, b;
scanf("%lld%lld%lld", &n, &a, &b);
Matrix m = poww(n-2);
LL ans = add(add(add(add(add(add(mul(b, m.mat[0][0]), mul(a, m.mat[0][1])), mul(16, m.mat[0][2])),
mul(8, m.mat[0][3])), mul(4, m.mat[0][4])), mul(2, m.mat[0][5])), m.mat[0][6]);
printf("%lld\n", ans);
}
int main() {
int T;
scanf("%d", &T);
while (T--) work();
return 0;
}