[矩阵乘法]斐波那契数列II&III&IV

题目描述

II:求出斐波那契数列的第n项(1 < n < 2^31)模10000的值
III:求出f(n)=f(n-2)+f(n-1)+1模9973的值
IV:求出f(n)=f(n-2)+f(n-1)+n+1模9973的值
f(1)=f(2)=1

分析

II:
矩阵乘法,设矩阵{f[n-2],f[n-1]}
那么显然可以乘矩阵
{0,1}
{1,1}
得到矩阵{f[n-1],f[n]}
那么得式子:
{1,1}*A={1,2}

{n-1,n}*A^1={n,n+1}
同时我们知道矩阵乘法满足结合律所以
{1,1}*A^n-1={n,n+1}

III&IV:
仅仅只是II的升级而已,可以简易推出矩阵

此处仅给出II程序

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <memory.h>
using namespace std;
int n;
int a[1][2]={1,1};
int b[2][2]={{0,1},{1,1}},c[2][2]={{0,1},{1,1}};
void power(int p)
{
    if (p<=1) return;
    power(p/2);
    int d[2][2],i,j,k;
    d[0][0]=c[0][0];d[0][1]=c[0][1];
    d[1][0]=c[1][0];d[1][1]=c[1][1];
    memset(c,0,sizeof(c));
    for (i=0;i<=1;i++)
    for (j=0;j<=1;j++)
    for (k=0;k<=1;k++)
    c[i][j]=(c[i][j]+d[i][k]*d[k][j])%10000;
    if (p%2)
    {
        d[0][0]=c[0][0];d[0][1]=c[0][1];
        d[1][0]=c[1][0];d[1][1]=c[1][1];
        memset(c,0,sizeof(c));
        for (i=0;i<=1;i++)
        for (j=0;j<=1;j++)
        for (k=0;k<=1;k++)
        c[i][j]=(c[i][j]+d[i][k]*b[k][j])%10000;
    }
    return;
}
int main()
{
    scanf("%d",&n);
    power(n-1);
    int i,j,k;
    if (n!=1)
    for (j=0;j<=1;j++)
    {
        i=0;
        for (k=0;k<=1;k++)
        i=(i+a[0][k]*c[k][j])%10000;
        a[0][j]=i;
    }
    printf("%d",a[0][0]);
}

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