poj 2065 高斯消元取模解方程組
阿新 • • 發佈:2019-02-19
題意:
a0*1^0 + a1*1^1+a2*1^2+........+an-1*1^(n-1) = f(1)
a0*2^0 + a1*2^1+a2*2^2+........+an-1*2^(n-1) = f(2)
......
a0*n^0 + a1*n^1+a2*n^2+........+an-1*n^(n-1) = f(n)
解這個方程組。
程式碼:
#include <iostream> #include <cstdio> #include <cstdlib> #include <algorithm> #include <cstring> #include <cmath> #include <stack> #include <vector> #include <queue> #include <map> #include <climits> #include <cassert> #define LL long long using namespace std; const int inf = 0x3f3f3f3f; const double eps = 1e-8; const double pi = 4 * atan(1.0); const double ee = exp(1.0); const int maxn = 1000 + 10; int a[maxn][maxn]; //增廣矩陣 int x[maxn]; //解集 bool freeX[maxn]; //標記解是否是自由變元 int gcd(int a, int b) { return b ? gcd(b, a % b) : a; } int lcm(int a, int b) { return a / gcd(a, b) * b; } //高斯消元解方程組 //返回值-2表示有浮點數解,無整數解 //返回值-1表示無解,0表示有唯一解,大於0表示有無窮解,返回自由變元個數 //有equ個方程,var個變元 //增廣矩陣行數[0, equ - 1] //增廣矩陣列數[0, var] int gauss(int equ, int var, int mod) { for (int i = 0; i <= var; i++) { x[i] = 0; freeX[i] = true; } //轉換為階梯矩陣 //col表示當前正在處理的這一列 int col = 0; int row = 0; //maxR表示當前這個列中元素絕對值最大的行 int maxRow; for (; row < equ && col < var; row++, col++) { //列舉當前正在處理的行 //找到該col列元素絕對值最大的那行與第k行交換 maxRow = row; for (int i = row + 1; i < equ; i++) { if (abs(a[maxRow][col]) < abs(a[i][col])) { maxRow = i; } } if (maxRow != row) { //與第row行交換 for (int j = row; j < var + 1; j++) { swap(a[row][j], a[maxRow][j]); } } if (a[row][col] == 0) { //說明該col列第row行以下全是0,處理當前行的下一列 row--; continue; } for (int i = row + 1; i < equ; i++) { //列舉要刪的行 if (a[i][col] != 0) { int LCM = lcm(abs(a[i][col]), abs(a[row][col])); int ta = LCM / abs(a[i][col]); int tb = LCM / abs(a[row][col]); //異號 if (a[i][col] * a[row][col] < 0) tb = -tb; for (int j = col; j < var + 1; j++) { a[i][j] = a[i][j] * ta - a[row][j] * tb; a[i][j] = (a[i][j] % mod + mod) % mod; } } } } // //1. 無解的情況: 化簡的增廣陣中存在(0, 0, ..., a)這樣的行(a != 0). for (int i = row; i < equ; i++) { if (a[i][col] != 0) { return -1; } } // 2. 無窮解的情況: 在var * (var + 1)的增廣陣中出現(0, 0, ..., 0)這樣的行,即說明沒有形成嚴格的上三角陣. // 出現的行數即為自由變元的個數. if (row < var) { // 首先,自由變元有var - k個,即不確定的變元至少有var - k個. for (int i = row - 1; i >= 0; i--) { // 第i行一定不會是(0, 0, ..., 0)的情況,因為這樣的行是在第k行到第equ行. // 同樣,第i行一定不會是(0, 0, ..., a), a != 0的情況,這樣的無解的. // freeNum用於判斷該行中的不確定的變元的個數,如果超過1個,則無法求解,它們仍然為不確定的變元. int freeNum = 0; int freeIndex = 0; for (int j = 0; j < var; j++) { if (a[i][j] != 0 && freeX[j]) { freeNum++; freeIndex = j; } } if (1 < freeNum)// 無法求解出確定的變元. continue; // 說明就只有一個不確定的變元freeIndex,那麼可以求解出該變元,且該變元是確定的. int tmp = a[i][var]; for (int j = 0; j < var; j++) { if (a[i][j] != 0 && j != freeIndex) { tmp -= a[i][j] * x[j]; } tmp = (tmp % mod + mod) % mod; } x[freeIndex] = (tmp / a[i][freeIndex]) % mod; freeX[freeIndex] = false; } return var - row; } // 3. 唯一解的情況: 在var * (var + 1)的增廣陣中形成嚴格的上三角陣. // 計算出Xn-1, Xn-2 ... X0. for (int i = var - 1; i >= 0; i--) { int tmp = a[i][var]; for (int j = i + 1; j < var; j++) { if (a[i][j] != 0) { tmp -= a[i][j] * x[j]; } tmp = (tmp % mod + mod) % mod; } while (tmp % a[i][i] != 0) tmp += mod; x[i] = (tmp / a[i][i]) % mod; } return 0; } LL pow_mod(LL a, LL n, LL mod) { if (n == 0) return 1; LL x = pow_mod(a, n >> 1, mod); LL res = x * x % mod; if (n % 2) res = res * a % mod; return res; } int main() { #ifdef LOCAL freopen("in.txt", "r", stdin); #endif // LOCAL char s[101]; int mod; int ncase; scanf("%d", &ncase); while (ncase--) { scanf("%d%s", &mod, s); int len = strlen(s); for (int i = 0; i < len; i++) { if (s[i] == '*') a[i][len] = 0; else a[i][len] = s[i] - 'a' + 1; for (int j = 0; j < len; j++) { a[i][j] = pow_mod(i + 1, j, mod); } } gauss(len, len, mod); for (int i = 0; i < len; i++) printf("%d%c", x[i], i == len - 1 ? '\n' : ' '); } return 0; }