藍橋杯 壘骰子 矩陣快速冪

2021-08-17 04:06:54 字數 2199 閱讀 5528

賭聖atm晚年迷戀上了壘骰子,就是把骰子乙個壘在另乙個上邊,不能歪歪扭扭,要壘成方柱體。

經過長期觀察,atm 發現了穩定骰子的奧秘:有些數字的面貼著會互相排斥!

我們先來規範一下骰子:1 的對面是 4,2 的對面是 5,3 的對面是 6。

假設有 m 組互斥現象,每組中的那兩個數字的面緊貼在一起,骰子就不能穩定的壘起來。 

atm想計算一下有多少種不同的可能的壘骰子方式。

兩種壘骰子方式相同,當且僅當這兩種方式中對應高度的骰子的對應數字的朝向都相同。

由於方案數可能過多,請輸出模 10^9 + 7 的結果。

不要小看了 atm 的骰子數量哦~

「輸入格式」

第一行兩個整數 n m

n表示骰子數目

接下來 m 行,每行兩個整數 a b ,表示 a 和 b 數字不能緊貼在一起。

「輸出格式」

一行乙個數,表示答案模 10^9 + 7 的結果。

「樣例輸入」

2 11 2

「樣例輸出」

544「資料範圍」

對於 30% 的資料:n <= 5

對於 60% 的資料:n <= 100

對於 100% 的資料:0 < n <= 10^9, m <= 36

方法1:矩陣快速冪

利用矩陣contro.v[i][j]記錄骰子i面朝上與下一層骰子j面朝上的衝突關係,不衝突則記為1。pose.v[1][i]記錄頂層骰子i面朝上的方案種數,初始化為第乙個骰子的值都等於1,不考慮側面情況。pose.v乘一次contro.v可得到下乙個骰子i面朝上的情況,乘n-1次則為第n個骰子的各面朝上的情況。先利用矩陣快速冪算出contro.v的n-1次方,再乘pose.v。最後每個骰子可旋轉四個方向,利用快速冪將結果乘4^n即可。複雜度在o(logn)級別。

#include#includeusing namespace std;

typedef long long ll;

const ll mod = 1e9 + 7;

int back[7] = ;

int n, m;

struct matrix };

matrix matrix_mul(matrix a, matrix b)

return res;

}matrix matrix_pow(matrix a, int k)//矩陣快速冪

return res;

}ll pow1(ll x,ll n)

return res;

}int main()

while(m--)

pose =matrix_mul(pose, matrix_pow(contro, n - 1));

ll ans = 0;

for (int i = 1; i < 7; i++)

ans = (ans + pose.v[1][i]) % mod;

ans=(ans*pow1(4,n))%mod;//n個骰子各旋轉四個方向

cout << ans << endl;

return 0;

}

方法2:動態規劃

利用陣列contro[i][j]記錄i面與j面衝突情況,陣列dp[i][j]表示第i個骰子j面朝上的方案數,dp[i][j]=σ(dp[i-1][k],1<=k<=6且back[j]與k不衝突)。不考慮側面情況,初始狀態dp[0][j]=1,最後結果乘4^n。採用滾動陣列,不然記憶體超標。由於複雜度為o(36n),所以n>10^7時會超時。

#include#includeusing namespace std; 

typedef long long ll;

const int mod=1e9+7;

int contro[7][7],back[7]=;

ll ans,dp[2][7];//第i個骰子j面朝上的方案數

int main()

int e=0;

ll c=4;//計算4的n次冪

for(int i=1;i<7;i++)

dp[e][i]=1;//第乙個骰子i面朝上計1種,忽略側面情況

for(int i=1;ifor(int i=1;i<=6;i++)

ans=(ans+dp[e][i])%mod;

ans=(ans*c)%mod; //乘4^n

cout

}

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