算法训练 矩阵乘方
2017-04-03 19:53
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问题描述
给定一个矩阵A,一个非负整数b和一个正整数m,求A的b次方除m的余数。
其中一个nxn的矩阵除m的余数得到的仍是一个nxn的矩阵,这个矩阵的每一个元素是原矩阵对应位置上的数除m的余数。
要计算这个问题,可以将A连乘b次,每次都对m求余,但这种方法特别慢,当b较大时无法使用。下面给出一种较快的算法(用A^b表示A的b次方):
若b=0,则A^b%m=I%m。其中I表示单位矩阵。
若b为偶数,则A^b%m=(A^(b/2)%m)^2%m,即先把A乘b/2次方对m求余,然后再平方后对m求余。
若b为奇数,则A^b%m=(A^(b-1)%m)*a%m,即先求A乘b-1次方对m求余,然后再乘A后对m求余。
这种方法速度较快,请使用这种方法计算A^b%m,其中A是一个2x2的矩阵,m不大于10000。
输入格式
输入第一行包含两个整数b, m,第二行和第三行每行两个整数,为矩阵A。
输出格式
输出两行,每行两个整数,表示A^b%m的值。
样例输入
2 2
1 1
0 1
样例输出
1 0
0 1
给定一个矩阵A,一个非负整数b和一个正整数m,求A的b次方除m的余数。
其中一个nxn的矩阵除m的余数得到的仍是一个nxn的矩阵,这个矩阵的每一个元素是原矩阵对应位置上的数除m的余数。
要计算这个问题,可以将A连乘b次,每次都对m求余,但这种方法特别慢,当b较大时无法使用。下面给出一种较快的算法(用A^b表示A的b次方):
若b=0,则A^b%m=I%m。其中I表示单位矩阵。
若b为偶数,则A^b%m=(A^(b/2)%m)^2%m,即先把A乘b/2次方对m求余,然后再平方后对m求余。
若b为奇数,则A^b%m=(A^(b-1)%m)*a%m,即先求A乘b-1次方对m求余,然后再乘A后对m求余。
这种方法速度较快,请使用这种方法计算A^b%m,其中A是一个2x2的矩阵,m不大于10000。
输入格式
输入第一行包含两个整数b, m,第二行和第三行每行两个整数,为矩阵A。
输出格式
输出两行,每行两个整数,表示A^b%m的值。
样例输入
2 2
1 1
0 1
样例输出
1 0
0 1
#include<iostream> using namespace std; int m,b,i,j,k; int a[2][2]; int fuzhi(int a[][2], int b[][2]) { for(i=0;i<2;i++) for(j=0;j<2;j++) a[i][j]=b[i][j]; } int xiangcheng(int a[][2], int b[][2], int m) { int sum; int c[2][2]; for(i=0; i<2; i++) for(j=0; j<2; j++) { sum=0; for(k=0; k<2; k++) sum+=a[i][k]*b[k][j]; c[i][j]=sum%m; } fuzhi(a,c); } void result(int a[][2], int b, int m) { if(b==0) { for(i=0; i<2; i++) for(j=0; j<2; j++) { if(i==j) a[i][j]=1%m; else a[i][j]=0; } return; } if(b%2!=0) { int c[2][2]; fuzhi(c,a); result(a,b-1,m); xiangcheng(a,c,m); } else { result(a,b/2,m); xiangcheng(a,a,m); } } int main() { cin>>b>>m; for(i=0;i<2;i++) for(j=0;j<2;j++) cin>>a[i][j]; result(a,b,m); for(i=0;i<2;i++) { for(j=0;j<2;j++) cout<<a[i][j]<<" "; cout<<endl; } return 0; }
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