【模板】任意模数多项式乘法
题目链接:luogu P4245
题目大意
给你两个多项式,要你求它们的卷积。
然后模数任意。
思路
这里用的是拆系数 FFT,即 MTT。
我们把一个数拆成 a ∗ 2 15 + b a*2^{15}+b a∗215+b 的形式(不一定是 2 15 2^{15} 215,大概在 值 域 \sqrt{_{值域}} 值域 即可)
那两个数相乘: c 1 ∗ c 2 = ( a 1 ∗ 2 15 + b 1 ) ∗ ( a 2 ∗ 2 15 + b 2 ) = a 1 a 2 ∗ 2 30 + ( a 1 b 2 + a 2 b 1 ) ∗ 2 15 + b 1 b 2 c_1*c_2=(a_1*2^{15}+b_1)*(a_2*2^{15}+b_2)=a_1a_2*2^{30}+(a_1b_2+a_2b_1)*2^{15}+b_1b_2 c1∗c2=(a1∗215+b1)∗(a2∗215+b2)=a1a2∗230+(a1b2+a2b1)∗215+b1b2。
那我们就只用做 4 4 4 次多项式乘法就可以啦~
(然而 12 12 12 次 FFT,直接炸飞)
而且就算你一开始的 FFT 只用 4 4 4 次,也要 8 8 8 次,难以接受。
考虑搞点优化,用一些式子来优化。
( a + b i ) ∗ ( c + d i ) = a c − b d + ( a d + b c ) i (a+bi)*(c+di)=ac-bd+(ad+bc)i (a+bi)∗(c+di)=ac−bd+(ad+bc)i
( a − b i ) ∗ ( c + d i ) = a c + b d + ( a d − b c ) i (a-bi)*(c+di)=ac+bd+(ad-bc)i (a−bi)∗(c+di)=ac+bd+(ad−bc)i
会发现我们让 P = a 1 + a 2 i , P ′ = a 1 − a 2 i , Q = b 1 + b 2 i P=a_1+a_2i,P'=a_1-a_2i,Q=b_1+b_2i P=a1+a2i,P′=a1−a2i,Q=b1+b2i。
那上面的两个式子就是 P Q , P ′ Q PQ,P'Q PQ,P′Q。
然后你考虑加在一起,就是 2 ( a c + a d ∗ i ) 2(ac+ad*i) 2(ac+ad∗i),带入到这里就是 2 ( a 1 b 1 + a 1 b 2 ∗ i ) 2(a_1b_1+a_1b_2*i) 2(a1b1+a1b2∗i)。
那我们不难看出除二就可以求出这两个。
然后分别用上面的两个式子减去 a 1 b 1 , a 1 b 2 a_1b_1,a_1b_2 a1b1,a1b2 就可以得到 a 2 b 2 , a 2 b 1 a_2b_2,a_2b_1 a2b2,a2b1 了。
(用 i i i 项那边减)
然后带入回 a 1 a 2 ∗ 2 30 + ( a 1 b 2 + a 2 b 1 ) ∗ 2 15 + b 1 b 2 a_1a_2*2^{30}+(a_1b_2+a_2b_1)*2^{15}+b_1b_2 a1a2∗230+(a1b2+a2b1)∗215+b1b2 就有答案了。
然后中间搞的过程会到 1 0 19 10^{19} 1019(IDFT 之前),所以要 long double。
不难看出现在就变成了 5 5 5 次 FFT(三次 DFT,两次 IDFT)。
其实还可以预处理单位根来再次优化。
代码
#include<cmath>
#include<cstdio>
#include<algorithm>
#define lim 32000
#define ll long long
using namespace std;
struct complex {
long double x, y;
complex (long double xx = 0, long double yy = 0) {
x = xx; y = yy;
}
}p1[100001 << 2], p2[100001 << 2], q[100001 << 2];
int n, m, limit, l_size, an[100001 << 2];
ll mo, x, ans[100001 << 2];
long double Pi = acos(-1.0);
complex operator +(complex x, complex y) {
return (complex){
x.x + y.x, x.y + y.y};
}
complex operator -(complex x, complex y) {
return (complex){
x.x - y.x, x.y - y.y};
}
complex operator *(complex x, complex y) {
return (complex){
x.x * y.x - x.y * y.y, x.x * y.y + x.y * y.x};
}
void FFT(complex *now, int op) {
for (int i = 0; i < limit; i++)
if (an[i] > i) swap(now[i], now[an[i]]);
for (int mid = 1; mid < limit; mid <<= 1) {
complex Wn(cos(Pi / mid), op * sin(Pi / mid));
for (int R = (mid << 1), j = 0; j < limit; j += R) {
complex w(1, 0);
for (int k = 0; k < mid; k++, w = w * Wn) {
complex x = now[j + k], y = w * now[j + mid + k];
now[j + k] = x + y;
now[j + mid + k] = x - y;
}
}
}
}
int main() {
scanf("%d %d %lld", &n, &m, &mo);
for (int i = 0; i <= n; i++) {
scanf("%lld", &x);
p1[i] = (complex){
x / lim, x % lim};//拆开
p2[i] = (complex){
x / lim, -x % lim};
}
for (int i = 0; i <= m; i++) {
scanf("%lld", &x);
q[i] = (complex){
x / lim, x % lim};
}
limit = 1;
while (limit <= n + m) {
limit <<= 1;
l_size++;
}
for (int i = 0; i < limit; i++)
an[i] = (an[i >> 1] >> 1) | ((i & 1) << (l_size - 1));
FFT(p1, 1); FFT(p2, 1); FFT(q, 1);
for (int i = 0; i < limit; i++) q[i].x /= limit, q[i].y /= limit;//先除了后面就不用除
for (int i = 0; i < limit; i++) p1[i] = p1[i] * q[i], p2[i] = p2[i] * q[i];
FFT(p1, -1); FFT(p2, -1);
for (int i = 0; i <= n + m; i++) {
ll a1b1 = (ll)floor((p1[i].x + p2[i].x) / 2 + 0.5) % mo;//两个的和除二
ll a1b2 = (ll)floor((p1[i].y + p2[i].y) / 2 + 0.5) % mo;
ll a2b1 = ((ll)floor(p1[i].y + 0.5) - a1b2) % mo;
ll a2b2 = ((ll)floor(p2[i].x + 0.5) - a1b1) % mo;
ans[i] = (a1b1 * lim * lim + (a1b2 + a2b1) * lim + a2b2) % mo;
ans[i] = (ans[i] + mo) % mo;//带进去式子里面算
printf("%lld ", ans[i]);
}
return 0;
}