【矩阵快速幂】 斐波那契数列求解。
2016-11-06 21:06
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Fibonacci
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Description
In the Fibonacci integer sequence, F0 = 0, F1 = 1, and Fn = Fn − 1 + Fn − 2 for n ≥ 2. For example, the first ten terms of the Fibonacci sequence are:
0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, …
An alternative formula for the Fibonacci sequence is
.
Given an integer n, your goal is to compute the last 4 digits of Fn.
Input
The input test file will contain multiple test cases. Each test case consists of a single line containing n (where 0 ≤ n ≤ 1,000,000,000). The end-of-file is denoted by a single line containing the number −1.
Output
For each test case, print the last four digits of Fn. If the last four digits of Fn are all zeros, print ‘0’; otherwise, omit any leading zeros (i.e., print Fn mod 10000).
Sample Input
0
9
999999999
1000000000
-1
Sample Output
0
34
626
6875
Hint
As a reminder, matrix multiplication is associative, and the product of two 2 × 2 matrices is given by
.
Also, note that raising any 2 × 2 matrix to the 0th power gives the identity matrix:
.
题意:给你一个求解第N个斐波那契数的公式。 让你求出Fn % 10000。
Solution:
都要比赛了,居然矩阵快速幂写得如此的不熟。。
思路:构造单位矩阵,使用矩阵快速幂。
PS
写矩阵乘法的时侯。
Matrix matrix_mul(Matrix A,Matrix B){ Matrix C; memset(C.m,0,sizeof(C.m)); for (int i=0;i<=1;i++) for (int k=0;k<=1;k++){ int r=A.m[i][k]; for (int j=0;j<=1;j++) C.m[i][j]=(C.m[i][j]+(r*B.m[k][j])%M)%M; } return C; }
这样的写法比下面的写法会快一些~
matrix multi(matrix a, matrix b) { matrix tmp; for(int i = 0; i < 2; ++i) { for(int j = 0; j < 2; ++j) { tmp.m[i][j] = 0; for(int k = 0; k < 2; ++k) tmp.m[i][j] = (tmp.m[i][j] + a.m[i][k] * b.m[k][j]) % MOD; } } return tmp; }
为什么呢。
大神说这是缓存读取数据比内存读取数据快得多的原因,
还不不懂。
www.jb51.net/aricle/36422.htm
这个地方有详细的解释~
接下来就是一个基本的矩阵快速幂,
注意事项都在程序里面写了,
注意多写写,增加熟练度。
#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstring>
using namespace std;
struct Matrix{
int m[2][2];
}ans,base;
int n;
void test(){
for (int i=0;i<=1;i++){
for (int j=0;j<=1;j++)
cout<<ans.m[i][j]<<' ';
cout<<endl;
}
}
/*
*This way to improve the efficiency
*/
const int M=1e4;
Matrix matrix_mul(Matrix A,Matrix B){ Matrix C; memset(C.m,0,sizeof(C.m)); for (int i=0;i<=1;i++) for (int k=0;k<=1;k++){ int r=A.m[i][k]; for (int j=0;j<=1;j++) C.m[i][j]=(C.m[i][j]+(r*B.m[k][j])%M)%M; } return C; }
/*
*The n_th power of matrix base.
*initialize base and initialize ans as identify matix.
*<pay attention here>
*/
int power_matrix_mod(int n)
{
base.m[1][1]=0;
base.m[0][0]=base.m[0][1]=base.m[1][0]=1;
ans.m[0][0]=ans.m[1][1]=1;
ans.m[0][1]=ans.m[1][0]=0;
while(n){
if(n&1) ans=matrix_mul(ans,base);
base=matrix_mul(base,base);
n>>=1;
}
return ans.m[0][1];
}
int main()
{
scanf("%d",&n);
printf("%d ",power_matrix_mod(n));
return 0;
}
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