西南民大oj（矩阵快速幂）

我的名字不可能那么难记

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描述

Nirvava:Hi,Misaki,听说ZC要离开了..

Misaki:好走不送,祝一帆风顺…

Nirvana: 但他留了好多doge给我们…

Misaki:……

Nirvana:而且他们还有名字，名字如下。

据说ZC离去的原因之一就是因为第N个doge老是问他能不能记住它的名字。

Misaki:记别人名字什么的，好烦哒，ZC肯定记不住。

Nirvana:ZC当然记得，毕竟是他的宠物嘛。难倒他的是，doge的第二个问题：我的名字有多长。ZC难住了，因为他数着数着就doge精神污染了。

Misaki:这个问题，，真的好难..不过，，他们应该能解决。

PS:这个题面是不是有点熟♂悉,懒得想题面了，就把以前的题面拿出来了。

输入

多组输入

每组一个N（0<N<=10^9)

输出

第N个doge的名字有多长，由于可能太长，你只需要输出长度%1000000007(1e9+7)的结果即可。

样例输入

1
2
3
4
500

样例输出

1
3
7
17
875025602

提示

name[1]="X"

name[2]="XXY"

name[3]="XXYXXYX"

name[4]="XXYXXYXXXYXXYXXXY"

……

以此类推。

分析：设a[i]为总长度，b[i]为X的个数，c[i]为Y的个数，则有a[i]=3*b[i-1]+c[i-1],b[i]=2*b[i-1]+c[i-1],c[i]=b[i-1].

则可构造矩阵

|0,0,0|

|a[i-1] ,b[i-1],c[i-1]|*|3,2,1|=|a[i],b[i],c[i]|

|1,1,0|

#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <cmath>
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <queue>
#include <cstdlib>
#include <stack>
#include <vector>
#include <set>
#include <map>
#define LL long long
#define mod 1000000007
#define inf 0x3f3f3f3f
#define N 1000010
using namespace std;
struct matrix
{
    LL m[3][3];
};
LL n;
matrix mult(matrix a,matrix b)
{
    matrix c;
    memset(c.m,0,sizeof(c.m));
    for(int i=0;i<3;i++)
    for(int k=0;k<3;k++)
    {
        if(a.m[i][k]==0)continue;
        for(int j=0;j<3;j++)
        {
            if(b.m[k][j]==0)continue;
            c.m[i][j]+=a.m[i][k]*b.m[k][j]%mod;
            c.m[i][j]%=mod;
        }
    }
    return c;
}
matrix quickmod(matrix a,LL n)
{
    matrix temp;
    memset(temp.m,0,sizeof(temp.m));
    for(int i=0;i<3;i++)temp.m[i][i]=1;
    while(n)
    {
        if(n&1)temp=mult(temp,a);
        a=mult(a,a);
        n>>=1;
    }
    return temp;
}

int main()
{
    while(scanf("%lld",&n)!=EOF)
    {
        if(n==1){puts("1");continue;}
        matrix ans;
        memset(ans.m,0,sizeof(ans.m));
        ans.m[0][0]=0;ans.m[0][1]=0;ans.m[0][2]=0;
        ans.m[1][0]=3;ans.m[1][1]=2;ans.m[1][2]=1;
        ans.m[2][0]=1;ans.m[2][1]=1;ans.m[2][2]=0;
        ans=quickmod(ans,n-1);
        printf("%lld\n",ans.m[1][0]);
    }
}