POJ3233(矩阵二分再二分)

题目很有简单：

Description

Given a n × n matrix A and a positive integer k, find the sum
S = A + A² + A³ + … +
A^k.

Output

S mod m

范围：n (n ≤ 30), k (k ≤ 10⁹) and
m (m < 10⁴).

显然，暴力是不能解决问题，这题目很有意思，而且不会很难想。

我采取的是递归二分求解：

当k 为偶数：  可以化为 (A+ A ^2 +...+A^(k/2) )+A^(k/2)*(A+ A ^2 +...+A^(k/2)) ;

比如 k=6, 就可以化为 (A+A^2+A^3)+(A^3)*(A+A^2+A^3)，问题就转化为A+A^2+A^3，之后对A^3进行快速幂乘。

当k为奇数: 可以化为 k-1情况解+ (A^k)

这题目很有意思，就是再求和用了一个二分，在求幂也用了二分。

我写得比较慢，重载了很多符号，强迫症，为了好看。。。。

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	> OS     : Linux 3.13.0-24-generic (Mint-17)
	> Author : yaolong
	> Mail   : [email protected]
	> Time   : 2014年10月29日 星期三 16时05分45秒
 **********************************************************/
#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <string>
#include <cstring>
using namespace std;
struct Matrix
{

    int a[31][31];
    int size;
    int mod;
    Matrix ( int s, int m ) : size ( s ), mod ( m )
    {
        for ( int i = 1; i <= s; i++ )
        {
            a[i][i] = 1;//单位矩阵
        }
    }
    Matrix operator * ( const Matrix &rhs ) const //简单的乘法
    {
        Matrix res ( size, mod );
        for ( int i = 1; i <= size; i++ )
        {
            for ( int j = 1; j <= size; j++ )
            {
                res.a[i][j] = 0;
                for ( int k = 1; k <= size; k++ )
                {
                    res.a[i][j] = ( res.a[i][j] + ( a[i][k] * rhs.a[k][j] ) ) % mod;
                }
            }
        }
        return res;
    }
    Matrix operator + ( const Matrix &rhs ) const//更简单得加法
    {
        Matrix res ( size, mod );
        for ( int i = 1; i <= size; i++ )
        {
            for ( int j = 1; j <= size; j++ )
            {
                res.a[i][j] = ( a[i][j] + rhs.a[i][j] ) % mod;
            }
        }
        return res;
    }
    Matrix operator ^ ( int  p ) //快速幂
    {
        Matrix r ( size, mod );
        Matrix base ( *this );
        while ( p )
        {
            if ( p & 1 )
            {
                r = r * base;
            }
            base = base * base;
            p >>= 1;
        }
        return r;
    }
    void print() //输出
    {
        for ( int i = 1; i <= size; i++ )
        {
            for ( int j = 1; j <= size; j++ )
            {
                if ( j > 1 )
                {
                    cout << " ";
                }
                cout << a[i][j] ;
            }
            cout << endl;
        }
    }
    void input() //输入
    {
        for ( int i = 1; i <= size; i++ )
        {
            for ( int j = 1; j <= size; j++ )
            {
                cin >> a[i][j];
                a[i][j] = a[i][j] % mod;
            }
        }
    }
};
Matrix PowerPlus ( Matrix m, int k )
{
    if ( k == 1 ) //只有一时候就直接返回
    {
        return m;
    }
    if ( k & 1 )
    {
        Matrix t = PowerPlus ( m, k >> 1 );
        return ( m ^ k ) + t + ( m ^ ( k >> 1 ) ) * t ;
    }
    else
    {
        Matrix t = PowerPlus ( m, k >> 1 );
        return  t + ( m ^ ( k >> 1 ) ) * t;
    }
}
int main()
{
    int size, k, mod;
    cin >> size >> k >> mod ;
    Matrix mtr ( size, mod );
    mtr.input();
    ( PowerPlus ( mtr, k ) ).print();
    return 0;
}