矩阵的快速幂是用来高效地计算矩阵的高次方的。将朴素的o(n)的时间复杂度,降到log(n)。这里先对原理(主要运用了矩阵乘法的结合律)做下简单形象的介绍:一般一个矩阵的n次方,我们会通过连乘n-1次来得到它的n次幂。
但做下简单的改进就能减少连乘的次数,方法如下:
把n个矩阵进行两两分组,比如:A*A*A*A*A*A => (A*A)*(A*A)*(A*A),这样就只需要计算一次A*A,然后将结果(A*A)连乘自己两次就能得到A^6,即(A*A)^3=A^6。算一下发现这次一共乘了3次,少于原来的3次。其实大家还可以取A^3作为一个基本单位。原理都一样:利用矩阵乘法的结合律,来减少重复计算的次数。
以上都是取一个具体的数来作为最小单位的长度,这样做虽然能够改进效率,但缺陷也是很明显的,取个极限的例子(可能有点不恰当,但基本能说明问题),当n无穷大的时候,你现在所取的长度其实和1没什么区别。所以就需要我们找到一种与n增长速度”相适应“的”单位长度“,那这个长度到底怎么去取呢???这点是我们要思考的问题。
有了以上的知识,我们现在再来看看,到底怎么迅速地求得矩阵的N次幂。
既然要减少重复计算,那么就要充分利用现有的计算结果咯!~怎么充分利用计算结果呢???这里考虑二分的思想。大家首先要认识到这一点:任何一个整数N,都能用二进制来表示。。这点大家都应该知道,但其中的内涵真的很深很深(这点笔者感触很深,在文章的最后,我将谈谈我对的感想)!!
计算机处理的是离散的信息,都是以0,1来作为信号的处理的。可想而知二进制在计算机上起着举足轻重的地位。它能将模拟信号转化成数字信号,将原来连续的实际模型,用一个离散的算法模型来解决。 好了,扯得有点多了,不过相信这写对下面的讲解还是有用的。
回头看看矩阵的快速幂问题,我们是不是也能把它离散化呢?比如A^19 => (A^16)*(A^2)*(A^1),显然采取这样的方式计算时因子数将是log(n)级别的(原来的因子数是n),不仅这样,因子间也是存在某种联系的,比如A^4能通过(A^2)*(A^2)得到,A^8又能通过(A^4)*(A^4)得到,这点也充分利用了现有的结果作为有利条件。下面举个例子进行说明:
现在要求A^156,而156(10)=10011100(2) ,也就有A^156=>(A^4)*(A^8)*(A^16)*(A^128) 考虑到因子间的联系,我们从二进制10011100中的最右端开始计算到最左端。细节就说到这,下面给核心代码:
:
if(N&1)
res=res*A; //二进制位为1时执行此步
n>>=1;
A=A*A; //实质上这步只是不断地使二进制位从右向左移动,实现的是使res乘的A值等于2^(对应位+1)
里面的乘号,是矩阵乘的运算,res是结果矩阵。
第3行代码每进行一次,二进制数就少了最后面的一个1。二进制数有多少个1就第3行代码就执行多少次。
即每次执行第3行代码结果为res* a^4 * a^8 * a^16 *a^128 .
现在我就说下我对二进制的感想吧:
我们在做很多”连续“的问题的时候都会用到二进制将他们离散简化
Description
Fermat's theorem states that for any prime number p and for any integer a > 1, ap = a (mod p). That is, if we raise a to the pth power and divide by p, the remainder is a. Some (but not very many) non-prime values of p, known as base-a pseudoprimes, have this property for some a. (And some, known as Carmichael Numbers, are base-a pseudoprimes for all a.)
Given 2 < p ≤ 1000000000 and 1 < a < p, determine whether or not p is a base-a pseudoprime.
Input
Input contains several test cases followed by a line containing "0 0". Each test case consists of a line containing p and a.
Output
For each test case, output "yes" if p is a base-a pseudoprime; otherwise output "no".
Sample Input
3 2
10 3
341 2
341 3
1105 2
1105 3
0 0
Sample Output
no
no
yes
no
yes
yes
#include
#define N 45000
struct st
{
int a,b;
}s[N];
long quickpow(long n,long m,long mod)
{
long ans=1,base=n;
while(m)
{
if(m&1)
ans=((ans%mod)*(base%mod))%mod;
base=((base%mod)*(base%mod))%mod;
m>>=1;
}
return ans;
}
int main()
{
int t,n,i,h;
long sum,m;
scanf("%d",&t);
while(t--)
{
sum=0;
scanf("%ld",&m);
scanf("%d",&h);
for(i=0;i
(a+b+c+d+e)%x=(a%x+b%x+c%x+d%x+e%x)%x ;
2、(a*b*c*d*e)%x=(a%x*b%x*c%x*d%x*e%x)%x ;