【題意】:有n只貓咪,開(kāi)始時(shí)每只貓咪有花生0顆,現(xiàn)有一組操作,由下面三個(gè)中的k個(gè)操作組成:
1. g i 給i只貓咪一顆花生米
2. e i 讓第i只貓咪吃掉它擁有的所有花生米
3. s i j 將貓咪i與貓咪j的擁有的花生米交換
現(xiàn)將上述一組操作做m次后,問(wèn)每只貓咪有多少顆花生?
【題解】:m達(dá)到10^9,顯然不能直接算。
因?yàn)閗個(gè)操作給出之后就是固定的,所以想到用矩陣,矩陣快速冪可以把時(shí)間復(fù)雜度降到O(logm)。問(wèn)題轉(zhuǎn)化為如何構(gòu)造轉(zhuǎn)置矩陣?
說(shuō)下我的思路,觀察以上三種操作,發(fā)現(xiàn)第二,三種操作比較容易處理,重點(diǎn)落在第一種操作上。
有一個(gè)很好的辦法就是添加一個(gè)輔助,使初始矩陣變?yōu)橐粋€(gè)n+1元組,編號(hào)為0到n,下面以3個(gè)貓為例:
定義初始矩陣A = [1 0 0 0],0號(hào)元素固定為1,1~n分別為對(duì)應(yīng)的貓所擁有的花生數(shù)。
對(duì)于第一種操作g i,我們?cè)趩挝痪仃嚮A(chǔ)上使Mat[0][i]變?yōu)?,例如g 1:
1 1 0 0
0 1 0 0
0 0 1 0
0 0 0 1,顯然[1 0 0 0]*Mat = [1 1 0 0]
對(duì)于第二種操作e i,我們?cè)趩挝痪仃嚮A(chǔ)使Mat[i][i] = 0,例如e 2:
1 0 0 0
0 1 0 0
0 0 0 0
0 0 0 1, 顯然[1 2 3 4]*Mat = [1 2 0 4]
對(duì)于第三種操作s i j,我們?cè)趩挝痪仃嚮A(chǔ)上使第i列與第j互換,例如s 1 2:
1 0 0 0
0 0 0 1
0 0 1 0
0 1 0 0,顯然[1 2 0 4]*Mat = [1 4 0 2]
現(xiàn)在,對(duì)于每一個(gè)操作我們都可以得到一個(gè)轉(zhuǎn)置矩陣,把k個(gè)操作的矩陣相乘我們可以得到一個(gè)新的轉(zhuǎn)置矩陣T。
A * T 表示我們經(jīng)過(guò)一組操作,類似我們可以得到經(jīng)過(guò)m組操作的矩陣為 A * T ^ m,最終矩陣的[0][1~n]即為答案。
上述的做法比較直觀,但是實(shí)現(xiàn)過(guò)于麻煩,因?yàn)橐獦?gòu)造k個(gè)不同矩陣。
有沒(méi)有別的方法可以直接構(gòu)造轉(zhuǎn)置矩陣T?答案是肯定的。
我們還是以單位矩陣為基礎(chǔ):
對(duì)于第一種操作g i,我們使Mat[0][i] = Mat[0][i] + 1;
對(duì)于第二種操作e i,我們使矩陣的第i列清零;
對(duì)于第三種操作s i j,我們使第i列與第j列互換。
這樣實(shí)現(xiàn)的話,我們始終在處理一個(gè)矩陣,免去構(gòu)造k個(gè)矩陣的麻煩。
至此,構(gòu)造轉(zhuǎn)置矩陣T就完成了,接下來(lái)只需用矩陣快速冪求出 A * T ^ m即可,還有一個(gè)注意的地方,該題需要用到long long。
具體實(shí)現(xiàn)可以看下面的代碼。
【代碼】:
1 #include "iostream"
2 #include "cstdio"
3 #include "cstring"
4 using namespace std;
5 #define ll long long
6 #define maxn 105
7 int n, m, k;
8 struct Mat {
9 ll val[maxn][maxn];
10 void zero() {
11 memset(val, 0, sizeof(val));
12 }
13 void unit() {
14 zero();
15 for(int i = 0; i < maxn; i++) val[i][i] = 1;
16 }
17 }A, T;//A = 初始矩陣 ,T = 轉(zhuǎn)置矩陣
18
19 Mat operator *(const Mat &a, const Mat &b) {
20 Mat tmp;
21 tmp.zero();
22 for(int k = 0; k <= n; k++) {
23 for(int i = 0; i <= n; i++) {
24 if(a.val[i][k])
25 for(int j = 0; j <= n; j++)
26 tmp.val[i][j] += a.val[i][k] * b.val[k][j];
27 }
28 }
29 return tmp;
30 }
31
32 Mat operator ^(Mat x, int n) {
33 Mat tmp;
34 tmp.unit();
35 while(n) {
36 if(n & 1) tmp = tmp * x;
37 x = x * x;
38 n >>= 1;
39 }
40 return tmp;
41 }
42
43 void init() {
44 A.zero();
45 A.val[0][0] = 1;
46 T.unit();
47 }
48
49 int main() {
50 char s[5];
51 int a, b;
52 while(~scanf("%d%d%d", &n, &m, &k)) {
53 if(!n && !m && !k) break;
54 init();
55 for(int i = 0; i < k; i++) {
56 scanf("%s", s);
57 if(s[0] == 'g') {
58 scanf("%d", &a);
59 T.val[0][a]++;
60 } else if(s[0] == 'e') {
61 scanf("%d", &a);
62 for(int i = 0; i <= n; i++) T.val[i][a] = 0;
63 } else {
64 scanf("%d%d", &a, &b);
65 for(int i = 0; i <= n; i++) swap(T.val[i][a], T.val[i][b]);
66 }
67 }
68 Mat ans = A * (T ^ m);
69 for(int i = 1; i <= n; i++) printf("%lld ", ans.val[0][i]);
70 printf("\n");
71 }
72 return 0;
73 }