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poj 2065 SETI

   題意比較糾結,搜索了把題意。
   給你一個素數P(P<=30000)和一串長為n的字符串str[]。字母'*'代表0,字母a-z分別代表1-26,這n個字符所代表的數字分別代表
f(1)、f(2)....f(n)。定義: f (k) = ∑0<=i<=n-1aiki (mod p) (1<=k<=n,0<=ai<P),求a0、a1.....an-1。題目保證肯定有唯一解。
   解題思路:高斯消元。根據上面的公式顯然可以列出有n個未知數的n個方程式:
   a0*1^0 + a1*1^1+a2*1^2+........+an-1*1^(n-1) = f(1)
   a0*2^0 + a1*2^1+a2*2^2+........+an-1*2^(n-1) = f(2)
   ..............
   a0*n^0 + a1*n^1+a2*n^2+........+an-1*n^(n-1) = f(n)
   然后采用高斯消元法來解上面的方程組即可。
   典型的高斯消元題,只是多了個modP,因此計算過程中可能需要擴展歐幾里德算法。

   說下所謂的高斯消元的思路,其實可以參看維基百科,
http://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%AB%98%E6%96%AF%E6%B6%88%E5%8E%BB%E6%B3%95,大致過程是一直消變量。
比如剛開始,消第一個變量,消完之后只讓第一個方程含有第一個變量,然后消第二個變量,消完之后只讓第二個方程含第二個變量,以此
下去讓最后的方程含最后一個變量,而且最后一個方程中對于前N-1個變量的系數都是0,這樣就能解出這N個變量了。
   關于自由元指的是這個變量可以取任何值,得出這樣的結論是在消變量的過程中發現該變量的在第row個方程到第N方程中的系數都是0了,
所以可以取任何值。判斷無解的方式是,第row+1到第N個方程在高斯消元之后所有的系數必定是0,所以方程的值也必須是0。
   求方程的解得過程是從N個解開始逆推,第N-1個方程也就包含2個變量了,第N個變量和第N-1個變量,以此下去,就可以解出方程組了。
   具體的可以參照維基百科和代碼仔細分析。還有演算法筆記上也有高斯消元的解釋。

   代碼如下:
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <algorithm>
using namespace std;
#define MAX (70 + 10)

int nMatrix[MAX][MAX];
int nAns[MAX];
void InitMatrix(char* szStr, int nN, int nP)
{
    memset(nMatrix, 0, sizeof(nMatrix));
    for (int i = 0; i < nN; ++i)
    {
        nMatrix[i][nN] = (szStr[i] == '*' ? 0 : szStr[i] - 'a' + 1);
    }
    for (int i = 0; i < nN; ++i)
    {
        int nTemp = 1;
        for (int j = 0; j < nN; ++j)
        {
            nMatrix[i][j] = nTemp;
            nTemp = (nTemp * (i + 1)) % nP;
        }
    }
}

int egcd(int nA, int nB, int& nX, int& nY)
{
    if (nA < nB)swap(nA, nB);
    if (nB == 0)
    {
        nX = 1, nY = 0;
        return nA;
    }
    int nRet = egcd(nB, nA % nB, nX, nY);
    int nT = nX;
    nX = nY;
    nY = nT - (nA / nB) * nY;
    return nRet;
}

int Gauss(int nN, int nP)
{
    int nR, nC;
    for (nR = nC = 0; nR < nN && nC < nN; ++nR, ++nC)
    {
        if (nMatrix[nR][nC] == 0)
        {
            for (int i = nR + 1; i < nN; ++i)
            {
                if (nMatrix[i][nC])
                {
                    for (int j = nC; j <= nN; ++j)
                    {
                        swap(nMatrix[nR][j], nMatrix[i][j]);
                    }
                    break;
                }
            }
        }

        if (nMatrix[nR][nC] == 0)
        {
            nR--;    //自由元
            continue;
        }
        int nA = nMatrix[nR][nC];
        for (int i = nR + 1; i < nN; ++i)
        {
            if (nMatrix[i][nC])
            {
                int nB = nMatrix[i][nC];
                for (int j = nC; j <= nN; ++j)
                {
                    nMatrix[i][j] = (nMatrix[i][j] * nA - nMatrix[nR][j] * nB) % nP;
                }
            }
        }
    }
    for (int i = nR; i < nN; ++i)
    {
        if (nMatrix[i][nN])
        {
            return -1;//無解
        }
    }
    
    int nX, nY;
    for (int i = nN - 1; i >= 0; i--)
    {
        int nSum = 0;
        for (int j = i + 1; j < nN; ++j)
        {
            nSum = (nSum + nMatrix[i][j] * nAns[j]) % nP;
        }
        
        nSum = (nMatrix[i][nN] - nSum + nP * nP) % nP;
        
        egcd(nP, (nMatrix[i][i] + nP) % nP, nX, nY);
        nY = (nY + nP) % nP;
        nAns[i] = (nY * nSum + nP) % nP;//第i個解
    }
    return 1 << (nN - nR);//返回解的個數,本題有唯一解
}

int main()
{
    int nT;

    scanf("%d", &nT);
    while (nT--)
    {
        int nP;
        int nN;
        char szStr[MAX];
        scanf("%d%s", &nP, szStr);
        nN = strlen(szStr);
        InitMatrix(szStr, nN, nP);
        Gauss(nN, nP);
        for (int i = 0; i < nN; ++i)
        {
            printf("%d%s", nAns[i], i == nN - 1 ? "\n" : " ");
        }
    }

    return 0;
}
   

posted on 2012-08-06 16:01 yx 閱讀(915) 評論(0)  編輯 收藏 引用 所屬分類: 數學題

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