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骨牌覆蓋 快速冪

覆蓋 乘法 black 進制 .com mod cnblogs ati 一位

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第1行:1個整數N。表示棋盤長度。1≤N≤100,000,000

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第1行:1個整數,表示覆蓋方案數 MOD 19999997

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當N很小的時候,我們直接通過遞推公式便可以計算。當N很大的時候,只要我們的電腦足夠好,我們仍然可以直接通過遞推公式來計算。
但是我們學算法的,總是這樣直接枚舉不是顯得很Low麽,所以我們要用一個好的算法來加速(裝X)。
事實上,對於這種線性遞推式,我們可以用矩陣乘法來求第n項。對於本題Fibonacci數列,我們希望找到一個2x2的矩陣M,使得(a, b) x M = (b, a+b),其中(a, b)和(b, a+b)都是1x2的矩陣。
顯然,只需要取M = [0, 1; 1, 1]就可以了:

進一步得到:

那麽接下來的問題是,能不能快速的計算出M^n?我們先來分析一下冪運算。由於乘法是滿足結合律的,所以我們有:

不妨將k[1]..k[j]劃分的更好一點?

其中(k[1],k[2]...k[j])2表示將n表示成二進制數後每一位的數字。上面這個公式同時滿足這樣一個性質:

結合這兩者我們可以得到一個算法:
1. 先計算出所有的{a^1, a^2, a^4 ... a^(2^j)},因為該數列滿足遞推公式,時間復雜度為O(logN)
2. 將指數n二進制化,再利用公式將對應的a^j相乘計算出a^n,時間復雜度仍然為O(logN)
則總的時間復雜度為O(logN)
這種算法因為能夠在很短時間內求出冪,我們稱之為“快速冪”算法。

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