[HDU2855]Fibonacci Check-up
题目:Fibonacci Check-up
链接:http://acm.hdu.edu.cn/showproblem.php?pid=2855
分析:
1)二项式展开:$(x+1)^n = \sum^n_{k=0}{C^k_n * x^k}$
2)Fibonacci数列可以写为:$ \left[ \begin{array}{cc} 0 & 1 \\ 1 & 1 \end{array} \right]^n$的左下角项。
3)构造矩阵$ T = Fib+E = \left[ \begin{array}{cc} 0 & 1 \\ 1 & 1 \end{array} \right] + \left[ \begin{array}{cc} 1 & 0 \\ 0 & 1 \end{array} \right] = \left[ \begin{array}{cc} 1 & 1 \\ 1 & 2 \end{array} \right]$。
#include <iostream>
#include <cstring>
#include <cstdio>
using namespace std;
typedef long long LL;
int MOD;
struct Matrix{
LL a[][];
void init(int f){
memset(a,,sizeof a);
if(f==-)return;
for(int i=;i<;++i)a[i][i]=;
}
};
Matrix operator*(Matrix& A,Matrix& B){
Matrix C;C.init(-);
for(int i=;i<;++i)
for(int j=;j<;++j)
for(int k=;k<;++k){
C.a[i][j]+=A.a[i][k]*B.a[k][j];
C.a[i][j]%=MOD;
}
return C;
}
Matrix operator^(Matrix A,int n){
Matrix Rt;Rt.init();
for(;n;n>>=){
if(n&)Rt=Rt*A;
A=A*A;
}
return Rt;
}
int main(){
int n,Case;scanf("%d",&Case);
Matrix A,T;
T.a[][]=;T.a[][]=;
T.a[][]=;T.a[][]=; for(;Case--;){
scanf("%d%d",&n,&MOD);
A=T^n;
LL ans=A.a[][];
printf("%lld\n",ans%MOD);
} return ;
}
4)$\sum^n_{k=0}{C^k_n * f(k)} = f(2*n) $
5)证明:$ \sum^n_{k=0}{C^k_n * f(k)} $
= $ \sum^n_{k=0}{ C^k_n * { [ { ( \frac{1+\sqrt{5}}{2} )}^k - { ( \frac{1-\sqrt{5}}{2} )}^k }] } $
= $ \sum^n_{k=0}{ C^k_n * {( \frac{1+\sqrt{5}}{2} )}^k } - \sum^n_{k=0}{ C^k_n * { ( \frac{1-\sqrt{5}}{2} )}^k } $
= $ { ( \frac{1+\sqrt{5}}{2} + 1 ) }^k $ - $ { ( \frac{1-\sqrt{5}}{2} + 1 ) }^k $
= $ { ( \frac{3+\sqrt{5}}{2} ) }^k $ - $ { ( \frac{3-\sqrt{5}}{2} ) }^k $
= $ { ( \frac{6+2*\sqrt{5}}{4} ) }^k $ - $ { ( \frac{6-2*\sqrt{5}}{4} ) }^k $
= $ { ( \frac{1+\sqrt{5}}{2} ) }^{2k} $ - $ { ( \frac{1-\sqrt{5}}{2} ) }^{2k} $
= $ f(2*k) $
#include <iostream>
#include <cstring>
#include <cstdio>
using namespace std;
typedef long long LL;
int MOD;
struct Matrix{
LL a[][];
void init(int f){
memset(a,,sizeof a);
if(f==-)return;
for(int i=;i<;++i)a[i][i]=;
}
};
Matrix operator*(Matrix& A,Matrix& B){
Matrix C;C.init(-);
for(int i=;i<;++i)
for(int j=;j<;++j)
for(int k=;k<;++k){
C.a[i][j]+=A.a[i][k]*B.a[k][j];
C.a[i][j]%=MOD;
}
return C;
}
Matrix operator^(Matrix A,int n){
Matrix Rt;Rt.init();
for(;n;n>>=){
if(n&)Rt=Rt*A;
A=A*A;
}
return Rt;
}
int main(){
int n,Case;scanf("%d",&Case);
Matrix A,T;
T.a[][]=;T.a[][]=;
T.a[][]=;T.a[][]=;
for(;Case--;){
scanf("%d%d",&n,&MOD);
A=T^(n+n);
LL ans=A.a[][];
printf("%lld\n",ans%MOD);
} return ;
}
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