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壘骰子(簡單易懂版) 藍橋杯

題目描述:

賭聖atm晚年迷戀上了壘骰子,就是把骰子一個壘在另一個上邊,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祕: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」 
一行一個數,表示答案模 10^9 + 7 的結果。  
「樣例輸入」

 2 1

 1 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   
資源約定: 
峰值記憶體消耗 < 256M CPU消耗  < 2000ms   
請嚴格按要求輸出,不要畫蛇添足地列印類似:“請您輸入...” 的多餘內容。  
所有程式碼放在同一個原始檔中,除錯通過後,拷貝提交該原始碼。  
注意: main函式需要返回0 
注意: 只使用ANSI C/ANSI C++ 標準,不要呼叫依賴於編譯環境或作業系統的特殊函式。 注意: 所有依賴的函式必須明確地在原始檔中 #include <xxx>, 不能通過工程設定而省略常用標頭檔案。  
提交時,注意選擇所期望的編譯器型別。

題目思路:

簡單矩陣快速冪的應用,求出遞推矩陣,程式設計實現即可。

遞推式:設dp[ i ][ j ]表示第 i 個骰子 j 面朝上的擺法有幾種(想想不出來就手算,列一下3 1 1 2 這種情況。)


遞推矩陣:(根據遞推式很容易可以寫出)

這是對應第一種的轉移方程。

題目程式碼:

#include<iostream>//正確分析得出分析得出dp轉移方程。
#include<cstring>
using namespace std;
typedef long long int ll;
const ll mod=1e9+7;
struct matrix{
    ll a[6][6];
}dp;
bool vst[6][6];
void in1t(){
    for(int i=0;i<6;i++)
        for(int j=0;j<6;j++){
            dp.a[i][j]=1;
        }
    memset(vst,0,sizeof(vst));
}
matrix mul(matrix a,matrix b,ll mod){
    matrix c;
    for(int i=0;i<6;i++)
        for(int j=0;j<6;j++){
            c.a[i][j]=0;
            if(vst[i][j])continue;
            for(int k=0;k<6;k++){
                c.a[i][j]+=((a.a[i][k]%mod)*(b.a[k][j]%mod))%mod;
                c.a[i][j]%=mod;
            }   
        }
    return c;
}
matrix init(){
    matrix a;
    for(int i=0;i<6;i++){
        for(int j=0;j<6;j++){
            if(i==j)a.a[i][j]=1;
            else a.a[i][j]=0;
        }
    }
    return a;
}
matrix pow(matrix a,ll b,ll mod){
    matrix res=init(),temp=a;
    for(;b;b/=2){
        if(b&1){
            res=mul(res,temp,mod);
        }
        temp=mul(temp,temp,mod);
    }
    return res;
}
ll pow1(ll a,ll b,ll mod){
    ll res=1,temp=a;
    for(;b;b/=2){
        if(b&1){
            res=res*temp%mod;
        }
        temp=temp*temp%mod;
    }
    return res;
}
ll sum(matrix a,ll mod){
    ll ans=0;
    for(int i=0;i<6;i++){
        for(int j=0;j<6;j++){
            ans+=a.a[i][j]%mod;
            ans%=mod;
        }
    }
    return ans;
}
int main(){
    ll n,m;
    cin>>n>>m;
    in1t();
    for(int i=0;i<m;i++){
        int a,b;
        cin>>a>>b;
        a=a-1;//因為矩陣是從0開始編號 的所以應該-1;
        b=b-1;
        dp.a[a][(b+3)%6]=0;//(b+3)%6表示與a不能同一個面的頂面。
        dp.a[b][(a+3)%6]=0;//表示的意思是,第b面朝上時,下一個骰子的第(a+3)%6面不可能朝上。理解了這一點就ok了。
    }

        dp=pow(dp,n-1,mod);//dp[i]=A*dp[i-1];
        ll a1=pow1(4,n,mod);
        ll ans=sum(dp,mod);
        cout<<(a1*ans)%mod<<endl;
  
}


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