3種方法求解斐波那契數列
Time Limit: 1000MS | Memory Limit: 65536K |
Total Submissions: 7241 | Accepted: 5131 |
Description
In the Fibonacci integer sequence, F0 = 0, F1 = 1, and Fn = Fn − 1 + Fn − 2 for n ≥ 2. For example, the first ten terms of the Fibonacci sequence are:
0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, …
An alternative formula for the Fibonacci sequence is
.
Given an integer n, your goal is to compute the last 4 digits of Fn.
Input
The input test file will contain multiple test cases. Each test case consists of a single line containing n (where 0 ≤ n ≤ 1,000,000,000). The end-of-file is denoted by a single line containing the number −1.
Output
For each test case, print the last four digits of Fn
Sample Input
0 9 999999999 1000000000 -1
Sample Output
0 34 626 6875
Hint
As a reminder, matrix multiplication is associative, and the product of two 2 × 2 matrices is given by
.
Also, note that raising any 2 × 2 matrix to the 0th power gives the identity matrix:
.
Source
分析:通過這道題,不僅學會了矩陣的快速冪的做法,同時也提供了求Fibonacci的高效演算法 程式碼一:這題完全套用的是 一般的快速冪的做法,只不過改成矩陣乘法後,為了在做矩陣乘法過程中不會影響結果值,
之間要用中間變數,程式碼寫的很難看 (沒有想到可以用結構體對二維陣列進行封裝,可以直接返回結構體型別的資料),
不過還是 0ms AC。
1 #include <cstdio> 2 #include <iostream> 3 4 using namespace std; 5 6 const int MOD = 10000; 7 8 int fast_mod(int n) // 求 (t^n)%MOD 9 { 10 int t[2][2] = {1, 1, 1, 0}; 11 int ans[2][2] = {1, 0, 0, 1}; // 初始化為單位矩陣 12 int tmp[2][2]; //自始至終都作為矩陣乘法中的中間變數 13 14 while(n) 15 { 16 if(n & 1) //實現 ans *= t; 其中要先把 ans賦值給 tmp,然後用 ans = tmp * t 17 { 18 for(int i = 0; i < 2; ++i) 19 for(int j = 0; j < 2; ++j) 20 tmp[i][j] = ans[i][j]; 21 ans[0][0] = ans[1][1] = ans[0][1] = ans[1][0] = 0; // 注意這裡要都賦值成 0 22 23 for(int i = 0; i < 2; ++i) // 矩陣乘法 24 { 25 for(int j = 0; j < 2; ++j) 26 { 27 for(int k = 0; k < 2; ++k) 28 ans[i][j] = (ans[i][j] + tmp[i][k] * t[k][j]) % MOD; 29 } 30 } 31 } 32 33 // 下邊要實現 t *= t 的操作,同樣要先將t賦值給中間變數 tmp ,t清零,之後 t = tmp* tmp 34 for(int i = 0; i < 2; ++i) 35 for(int j = 0; j < 2; ++j) 36 tmp[i][j] = t[i][j]; 37 t[0][0] = t[1][1] = 0; 38 t[0][1] = t[1][0] = 0; 39 for(int i = 0; i < 2; ++i) 40 { 41 for(int j = 0; j < 2; ++j) 42 { 43 for(int k = 0; k < 2; ++k) 44 t[i][j] = (t[i][j] + tmp[i][k] * tmp[k][j]) % MOD; 45 } 46 } 47 48 n >>= 1; 49 } 50 return ans[0][1]; 51 } 52 53 int main() 54 { 55 int n; 56 while(scanf("%d", &n) && n != -1) 57 { 58 printf("%d\n", fast_mod(n)); 59 } 60 return 0; 61 }
程式碼二:用結構體封裝矩陣乘法後,程式碼看著清晰多了
1 #include <cstdio> 2 #include <iostream> 3 4 using namespace std; 5 6 const int MOD = 10000; 7 8 struct matrix 9 { 10 int m[2][2]; 11 }ans, base; 12 13 matrix multi(matrix a, matrix b) 14 { 15 matrix tmp; 16 for(int i = 0; i < 2; ++i) 17 { 18 for(int j = 0; j < 2; ++j) 19 { 20 tmp.m[i][j] = 0; 21 for(int k = 0; k < 2; ++k) 22 tmp.m[i][j] = (tmp.m[i][j] + a.m[i][k] * b.m[k][j]) % MOD; 23 } 24 } 25 return tmp; 26 } 27 int fast_mod(int n) // 求矩陣 base 的 n 次冪 28 { 29 base.m[0][0] = base.m[0][1] = base.m[1][0] = 1; 30 base.m[1][1] = 0; 31 ans.m[0][0] = ans.m[1][1] = 1; // ans 初始化為單位矩陣 32 ans.m[0][1] = ans.m[1][0] = 0; 33 while(n) 34 { 35 if(n & 1) //實現 ans *= t; 其中要先把 ans賦值給 tmp,然後用 ans = tmp * t 36 { 37 ans = multi(ans, base); 38 } 39 base = multi(base, base); 40 n >>= 1; 41 } 42 return ans.m[0][1]; 43 } 44 45 int main() 46 { 47 int n; 48 while(scanf("%d", &n) && n != -1) 49 { 50 printf("%d\n", fast_mod(n)); 51 } 52 return 0; 53 }原文地址:http://www.cnblogs.com/dongsheng/archive/2013/06/02/3114073.html
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