洛谷 P3390 【模板】矩阵快速幂
2017-02-04 19:43
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这题的确是个模板
但也要提到有关矩乘的内容:
F(x) (她可能就是个函数,定义域为向量集)
她可以把一个N维向量变成M维
那么显然x的每一维都可能影响着F(x)的每一维,于是F(x)这个线性变换就应该是N*M个在每两维间的小映射构成的。
于是我们可以把她写成M行N列的矩阵(M行N列是出于习惯)
所以矩阵是用于形象的表示线性变换的工具;
所以怎么合乎习惯的构造矩阵呢?
举例说明:
如,有一个三元组(3维向量)x{a,b,c}
定义F(x)={a+b,b+c}
那么可以构造矩阵(2*3的):
1 1 0
0 1 1
为什么是她呢?
其实矩阵的第i行表示x的每一维对F(x)的第i维的影响;
矩阵的i行j列,表示x的第j维以什么权值(其实是多少倍)影响F(x)第i维的构造;
x的所有维对F(x)的某一维的影响的和,即是F(x)这一维的结果;
如,对于上文中的矩阵;
把x{a,b,c}扔进去;
得到F(x)={1*a+1*b+0*c,0*a+1*b+1*c}={a+b,b+c}
比如F(x)把五维向量变成四维,G(x)把四维向量变成三维;
那么G[F(x)]就能把五维向量变成三维了;
设H(x)=G[F(x)];
那么H(x)的矩阵是什么呢?
她是G和F的乘积;
如何相乘?
回到本题开头的例子:
F显然是个4*5的矩阵,G是3*4的
H应该是3*5的(行数前列数后)
由上题给出的理解方式H[i,j](表示H的第i行第j列)
表示x的第j维对H(x)的第i行的影响
影响是怎么产生的呢?
Ej先是按照F第j列影响了F(x)的每一维;
F(x)的每一维又按照G第i列影响了G[F(x)]的第i维;
如下图的两矩阵(左边为G,右边F)
*** **
*** **
*** **
***
复合得
**
**
**
**
标记复合矩阵的某点
**
**
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**
原矩阵的如下点贡献了复合矩阵的这个点
*** **
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***
所以H[i,j]=F[1,j]*G[i,1]+F[2,j]*G[i,2]+F[3,j]*G[i,3]+....啦
话说,你是可以得知H[i,j]与G,F中的那些值有关,但是你怎么得到具体的公式的呢?
这个公式的证明需要需要用到线性变换的性质——F(x+y)=F(x)+F(y)之类的(还是我之前已经用到了?),
由于篇幅,不好细证,其实举例就能理解的,
(就是这东西很好证,博主我不证啦)
祝AC哟;
但也要提到有关矩乘的内容:
首先什么是矩阵?
给一个线性变换F(x) (她可能就是个函数,定义域为向量集)
她可以把一个N维向量变成M维
那么显然x的每一维都可能影响着F(x)的每一维,于是F(x)这个线性变换就应该是N*M个在每两维间的小映射构成的。
于是我们可以把她写成M行N列的矩阵(M行N列是出于习惯)
所以矩阵是用于形象的表示线性变换的工具;
所以怎么合乎习惯的构造矩阵呢?
举例说明:
如,有一个三元组(3维向量)x{a,b,c}
定义F(x)={a+b,b+c}
那么可以构造矩阵(2*3的):
1 1 0
0 1 1
为什么是她呢?
其实矩阵的第i行表示x的每一维对F(x)的第i维的影响;
矩阵的i行j列,表示x的第j维以什么权值(其实是多少倍)影响F(x)第i维的构造;
x的所有维对F(x)的某一维的影响的和,即是F(x)这一维的结果;
如,对于上文中的矩阵;
把x{a,b,c}扔进去;
得到F(x)={1*a+1*b+0*c,0*a+1*b+1*c}={a+b,b+c}
然后什么是矩阵乘法呢?
线性变换作为一种映射,当然可以复合啦!比如F(x)把五维向量变成四维,G(x)把四维向量变成三维;
那么G[F(x)]就能把五维向量变成三维了;
设H(x)=G[F(x)];
那么H(x)的矩阵是什么呢?
她是G和F的乘积;
如何相乘?
回到本题开头的例子:
F显然是个4*5的矩阵,G是3*4的
H应该是3*5的(行数前列数后)
由上题给出的理解方式H[i,j](表示H的第i行第j列)
表示x的第j维对H(x)的第i行的影响
影响是怎么产生的呢?
Ej先是按照F第j列影响了F(x)的每一维;
F(x)的每一维又按照G第i列影响了G[F(x)]的第i维;
如下图的两矩阵(左边为G,右边F)
*** **
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复合得
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标记复合矩阵的某点
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原矩阵的如下点贡献了复合矩阵的这个点
*** **
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所以H[i,j]=F[1,j]*G[i,1]+F[2,j]*G[i,2]+F[3,j]*G[i,3]+....啦
话说,你是可以得知H[i,j]与G,F中的那些值有关,但是你怎么得到具体的公式的呢?
这个公式的证明需要需要用到线性变换的性质——F(x+y)=F(x)+F(y)之类的(还是我之前已经用到了?),
由于篇幅,不好细证,其实举例就能理解的,
(就是这东西很好证,博主我不证啦)
然后是代码:
代码如下:#include<cstdio> #include<cstring> using namespace std; struct ss{ long long a[101][101]; }; ss re; ss map; ss ans; int n; long long m; ss mul(ss ,ss ); int Sqr(long long ); int main() { int i,j,k; scanf("%d%lld",&n,&m); for(i=1;i<=n;i++){ for(j=1;j<=n;j++) scanf("%d",&map.a[i][j]); ans.a[i][i]=1; } Sqr(m); for(i=1;i<=n;i++){ for(j=1;j<=n;j++) printf("%d ",ans.a[i][j]); printf("\n"); } return 0; } int Sqr(long long m) { while(m){ if(m&1) ans=mul(ans,map); m>>=1; map=mul(map,map); } } ss mul(ss x,ss y){ int i,j,k; for(i=1;i<=n;i++) for(j=1;j<=n;j++){ re.a[i][j]=0; for(k=1;k<=n;k++) re.a[i][j]=(re.a[i][j]+x.a[i][k]*y.a[k][j])% 1000000007; } return re; }
祝AC哟;
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