【bzoj2326】[HNOI2011]数学作业 矩阵乘法

时间:2023-03-08 17:55:32

题目描述

【bzoj2326】[HNOI2011]数学作业  矩阵乘法


题解

矩阵乘法

考虑把相同位数的数放到一起处理:

设有$k$位的数为$[l,r]$,那么枚举从大到小的第$i$个数(即枚举$r-i+1$),考虑其对$Concatenate(l..r)$的贡献:

$v_i=(r-i+1)10^{k(i-1)}$

所以要求的就是:

$\sum\limits_{i=1}^{r-l+1}(r-i+1)10^{k(i-1)}\mod m\ =\ \sum\limits_{i=0}^{r-l}(r-i)10^{ki}\mod m$

这个式子可以使用矩阵乘法解决。具体方法:

$\begin{bmatrix}(r-i)10^{ki}&10^{ki}&sum_{i-1}\end{bmatrix}*\begin{bmatrix}10^k&0&1\\-10^k&10^k&0\\0&0&1\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}(r-i-1)10^{k(i+1)}&10^{k(i+1)}&sum_i\end{bmatrix}$

然后再乘上$10^{该位后面的位数}$即为它们对答案的贡献。把所有位数的数的贡献加起来即为答案。

注意需要unsigned long long。

#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <algorithm>
using namespace std;
typedef unsigned long long ull;
int m;
struct data
{
ull v[3][3];
data(ull x = 0) {memset(v , 0 , sizeof(v)) , v[0][0] = v[1][1] = v[2][2] = x;}
ull *operator[](int a) {return v[a];}
data operator*(data a)
{
data ans;
int i , j , k;
for(i = 0 ; i < 3 ; i ++ )
for(j = 0 ; j < 3 ; j ++ )
for(k = 0 ; k < 3 ; k ++ )
ans[i][j] = (ans[i][j] + v[i][k] * a[k][j]) % m;
return ans;
}
}a;
data pow(data x , ull y)
{
data ans(1);
while(y)
{
if(y & 1) ans = ans * x;
x = x * x , y >>= 1;
}
return ans;
}
ull pow(ull x , ull y)
{
ull ans = 1;
while(y)
{
if(y & 1) ans = ans * x % m;
x = x * x % m , y >>= 1;
}
return ans;
}
int main()
{
ull i , j , n , now = 1 , ans = 0;
scanf("%llu%d" , &n , &m);
for(i = 1000000000000000000ull , j = 19 ; i ; i /= 10 , j -- )
{
if(n < i) continue;
a[0][0] = a[1][1] = i % m * 10 % m , a[1][0] = (m - a[0][0]) % m , a[0][2] = a[2][2] = 1 , a[0][1] = a[1][2] = a[2][0] = a[2][1] = 0;
a = pow(a , n - i + 1);
ans = (ans + (n % m * a[0][2] % m + a[1][2]) * now) % m , now = now * pow(10 , j * (n - i + 1)) % m , n = i - 1;
}
printf("%llu\n" , ans);
return 0;
}