GukiZ and Binary Operations(矩阵+二进制)

D. GukiZ and Binary Operations

time limit per test

1 second

memory limit per test

256 megabytes

input

standard input

output

standard output

We all know that GukiZ often plays with arrays.

Now he is thinking about this problem: how many arrays a, of length n,
with non-negative elements strictly less then 2l meet
the following condition: ?
Here operation  means
bitwise AND (in Pascal it is equivalent to and,
in C/C++/Java/Python it is equivalent to &),
operation  means
bitwise OR (in Pascal it is equivalent to ,
inC/C++/Java/Python it is equivalent to |).

Because the answer can be quite large, calculate it modulo m. This time GukiZ hasn‘t come up with
solution, and needs you to help him!

Input

First and the only line of input contains four integers nklm (2?≤?n?≤?1018, 0?≤?k?≤?1018, 0?≤?l?≤?64, 1?≤?m?≤?109?+?7).

Output

In the single line print the number of arrays satisfying the condition above modulo m.

Sample test(s)

input

2 1 2 10

output

3

input

2 1 1 3

output

1

input

3 3 2 10

output

9

Note

In the first sample, satisfying arrays are {1,?1},?{3,?1},?{1,?3}.

In the second sample, only satisfying array is {1,?1}.

In the third sample, satisfying arrays are{0,?3,?3},?{1,?3,?2},?{1,?3,?3},?{2,?3,?1},?{2,?3,?3},?{3,?3,?0},?{3,?3,?1},?{3,?3,?2},?{3,?3,?3}.

题意:你可以任意挑选小于2^l的n个数,让它们以这个公式,两两取与再取或的方式最后答案为k,问你有多少种方案数,答案取余m

思路:这题看了别人的题解之后终于明白了。首先,我们把k转换为二进制来看,若某一位为1,则必须存在n个数中至少有相邻的两个数那一位都为1,若某一位为0,组必须存在n个数它们不能有相邻的两个数那一位都为1.这样我们相当于求k每一位在n个数字中的方案数,答案是每一位的方案数相乘起来。

注意l=64的时候,要特别注意一下

我用了无符号的long long 各种错。。。最后还是long long 过的。

不知道是不是我编译器坏了。

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<algorithm>
#define LL  long long
using namespace std;//unsigned
struct matrix
{
    LL mat[2][2];
};
LL mod;

matrix multiply(matrix a,matrix b)
{
    matrix c;
    memset(c.mat,0,sizeof(c.mat));
    for(int i=0;i<2;i++)
    {
        for(int j=0;j<2;j++)
        {
            if(a.mat[i][j]==0)continue;
            for(int k=0;k<2;k++)
            {
                if(b.mat[j][k]==0)continue;
                c.mat[i][k]+=a.mat[i][j]*b.mat[j][k]%mod;
  //              c.mat[i][k]%=mod;
                if(c.mat[i][k]>mod) c.mat[i][k]-=mod;
                else if(c.mat[i][k]<0) c.mat[i][k]+=mod;
            }
        }
    }
    return c;
}

matrix quicklymod(matrix a,LL n)
{
    matrix res;
    memset(res.mat,0,sizeof(res.mat));
    for(int i=0;i<2;i++) res.mat[i][i]=1;
    while(n)
    {
        if(n&1)
            res=multiply(a,res);
        a=multiply(a,a);
        n>>=1;
    }
    return res;
}

LL ppow(LL a,LL b)
{
    LL c=1;
    while(b)
    {
        if(b&1) c=c*a%mod;
        b>>=1;
        a=a*a%mod;
    }
    return c;
}

int main()
{
    LL n,k,l,m;
    scanf("%I64d%I64d%I64d%I64d",&n,&k,&l,&mod);
    if(l!=64&&k>=(unsigned long long )(1ULL<<l)){printf("0\n");return 0;}
    matrix ans;
    ans.mat[0][0]=1;ans.mat[0][1]=1;
    ans.mat[1][0]=1;ans.mat[1][1]=0;
    ans=quicklymod(ans,n);
    //相邻没有连续两个1
    LL x=(ans.mat[0][0]+ans.mat[0][1])%mod;
    //至少有一个连续两个1
    LL y=((ppow(2,n)-x)%mod+mod)%mod;
 //  printf("x=%I64d\ty=%I64d\n",x,y);
    LL sum=1;
    for(LL i=0;i<l;i++)
    {
        if(k&(1LL<<i)) sum=(sum*y)%mod;
        else sum=sum*x%mod;
    }
    printf("%I64d\n",sum%mod);
    return 0;
}

时间: 2024-12-25 23:36:32

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