hdu 4794 Arnold (二次剩余,斐波那契循环节)
题意:
给定一个 N∗N(N≤4e9) 的矩阵,现在经过这样一个变换:将 (x,y) 变为 ((x+y)%N,(x+2×y)%N)(0≤x<N,0≤y<N) 现在求经过多少次这样的变换之后在回到 N∗N 的原始矩阵。
思路:
在模n的剩余系下可以写成(fib(n)x+fib(n+1)y,fib(n+1)x+fib(n+2)y)的形式fib(n)表示Fibonacci数列的第n项
所以就成了斐波那契数列循环节。。经典题。注意会爆long long,要用ULL
又写了遍板子,去年的东西都忘得差不多了orz
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Author :111qqz
File Name :code/hdu/4794.cpp
************************************************ */
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <queue>
#include <set>
#include <map>
#include <string>
#include <cmath>
#include <cstdlib>
#include <ctime>
#define fst first
#define sec second
#define lson l,m,rt<<1
#define rson m+1,r,rt<<1|1
#define ms(a,x) memset(a,x,sizeof(a))
typedef unsigned long long LL;
#define pi pair < int ,int >
#define MP make_pair
using namespace std;
const double eps = 1E-8;
const int dx4[4]={1,0,0,-1};
const int dy4[4]={0,-1,1,0};
const int inf = 0x3f3f3f3f;
struct Mat
{
LL mat[2][2];
void clear()
{
ms(mat,0);
}
void pr()
{
for ( int i = 0 ; i < 2 ; i++)
for ( int j = 0 ; j < 2 ; j++)
printf("%lld%c",mat[i][j],j==1?'\n':' ');
}
}M,M1;
const Mat P = {1,1,1,0};
Mat mul (Mat a,Mat b,LL mod)
{
Mat c;
c.clear();
for ( int i = 0 ; i < 2 ; i++)
for ( int j = 0 ; j < 2 ; j++)
for ( int k = 0 ; k < 2 ; k++)
c.mat[i][j] = (c.mat[i][j] + a.mat[i][k] * b.mat[k][j]%mod)%mod;
return c;
}
Mat mat_ksm(Mat a,LL b,LL mod)
{
Mat res;
res.clear();
for ( int i = 0 ; i < 2 ; i++) res.mat[i][i] = 1;
while (b>0)
{
if (b&1) res = mul(res,a,mod);
b = b >> 1LL;
a = mul(a,a,mod);
}
return res;
}
LL gcd(LL a,LL b)
{
return b?gcd(b,a%b):a;
}
const int N = 5E6+7;
bool prime[N];
int p[N];
int pri_tot;
void Lineisprime() //换成线性晒了。
{
// int cnt = 0 ;
ms(prime,true);
for ( int i = 2 ; i < N ; i++)
{
if (prime[i]) p[pri_tot++] = i ;
for ( int j = 1 ; j < pri_tot && i*p[j] < N ; j++)
{
prime[i*p[j]] = false;
if (i%p[j]==0) break;
}
}
}
LL ksm( LL a,LL b,LL mod)
{
LL res = 1;
while (b>0)
{
if (b&1) res = (res * a) % mod;
b = b >> 1LL;
a = a * a % mod;
}
return res;
}
LL legendre(LL a,LL p) //勒让德符号,判断二次剩余
{
if (ksm(a,(p-1)>>1,p)==1) return 1;
return -1;
}
LL pri[N],num[N];//分解质因数的底数和指数。
int cnt; //质因子的个数
void solve(LL n,LL *pri,LL *num)
{
cnt = 0 ;
for ( int i = 0 ; 1LL*p[i] * p[i] <= n && i < pri_tot ; i++)
{
if (n%p[i]==0)
{
int Num = 0 ;
pri[cnt] = p[i];
while (n%p[i]==0)
{
Num++;
n/=p[i];
}
num[cnt] = Num;
cnt++;
}
}
if (n>1)
{
pri[cnt] = n;
num[cnt] = 1;
cnt++;
}
}
LL fac[N];
int cnt2; //n的因子的个数
void get_fac(LL n)//得到n的所有因子
{
cnt2 = 0 ;
for (int i = 1 ; i*i <= n ; i++)
{
if (n%i==0)
{
if (i*i!=n)
{
fac[cnt2++] = i ;
fac[cnt2++] = n/i;
}
else fac[cnt2++] = i;
}
}
}
LL delta;
const LL LOOP[10]={3,8,20};
LL ask_loop(int id) //我好傻啊。。并不一定所有因子都有啊。。。
{
return LOOP[id];
}
LL find_loop(LL n)
{
//cout<<"n:"<<n<<endl;
solve(n,pri,num);
//puts("pri:");
// for ( int i = 0 ; i < cnt ; i++) printf("i:%d %lld\n",i,pri[i]);
LL ans = 1;
//cout<<"CNT:"<<cnt<<endl;
for ( int i = 0 ; i < cnt ; i++)
{
LL rec = 1;
if (pri[i]==2) rec = 3;
else if (pri[i]==3) rec = 8;
else if (pri[i]==5) rec = 20;
else
{
if (legendre(5,pri[i])==1)
get_fac(pri[i]-1);
else get_fac((pri[i]+1LL)*(3-1)); //为什么可以假设循环节不大于2*(p+1)???
sort(fac,fac+cnt2);
// for ( int qqq = 0; qqq < cnt2 ; qqq++) printf("fac: %lld ",fac[qqq]);
for ( int j = 0 ; j < cnt2 ; j++) //挨个验证因子
{
Mat tmp = mat_ksm(M,fac[j],pri[i]); //下标从0开始,验证fac[j]为循环节,应该看fib[0]==fib[fac[j]]和fib[1]==fib[fac[j]+1]是否成立
tmp = mul(tmp,M1,pri[i]);
if (tmp.mat[0][0]==1&&tmp.mat[1][0]==0)
{
rec = fac[j];
break;
}
}
}
for ( LL j = 1 ; j < num[i] ; j++)
rec *=pri[i];
ans = ans / gcd(ans,rec) * rec;
}
return ans;
}
void init()
{
M.clear();
M.mat[0][0] = M.mat[0][1] = M.mat[1][0] = 1;
M1.clear();
M1.mat[0][0] = 1;
}
LL n;
int main()
{
init();
Lineisprime();
while (~scanf("%llu",&n))
{
// cout<<"n:"<<n<<endl
if (n==2) puts("3");
else
printf("%llu\n",find_loop(n)/2);
}
#ifndef ONLINE_JUDGE
fclose(stdin);
#endif
return 0;
}