垒骰子(矩阵快速幂)

题目描述:

赌圣atm晚年迷恋上了垒骰子,就是把骰子一个垒在另一个上边,不能歪歪扭扭,要垒成方柱体。

经过长期观察,atm 发现了稳定骰子的奥秘:有些数字的面贴着会互相排斥! 我们先来规范一下骰子:1 的对面是 4,2 的对面是 5,3 的对面是 6。

假设有 m 组互斥现象,每组中的那两个数字的面紧贴在一起,骰子就不能稳定的垒起来。 atm想计算一下有多少种不同的可能的垒骰子方式。

两种垒骰子方式相同,当且仅当这两种方式中对应高度的骰子的对应数字的朝向都相同。 由于方案数可能过多,请输出模 10^9 + 7 的结果。

不要小看了 atm 的骰子数量哦~

输入格式:

第一行两个整数 n m n表示骰子数目

接下来 m 行,每行两个整数 a b ,表示 a 和 b 数字不能紧贴在一起。

输出格式:

一行一个数,表示答案模 10^9 + 7 的结果。

样例输入:

2 1

1 2

样例输出:

544

数据范围:

对于 30% 的数据:n <= 5 对于 60% 的数据:n <= 100

对于 100% 的数据:0 < n <= 10^9, m <= 36

题目思路:

from:https://blog.csdn.net/qq_34594236/article/details/53616283

简单矩阵快速幂的应用,求出递推矩阵,编程实现即可。

重点是利用相对的面构造 6×6 的转移矩阵,注意 1 个数字向下的状态有4种。

递推式:设dp[ i ][ j ]表示第 i 个骰子 j 面朝上的摆法有几种

递推矩阵:(根据递推式很容易可以写出)

矩阵T中 元素 T[ i ][ j ] 表示 i 面和 j 面的冲突关系

矩阵A中 元素A[ 1 ][ j ]表示 第1个骰子,j 面朝上的摆法有多少种,A乘一次T算出的是2个骰子。

最后,当一个面朝上的时候,骰子可以旋转,让别的面朝向不同,得到不同的摆法,所以最后要在得出的结果乘以 4^n

代码:

1 #include

2 #include

3 #include

4 #define MOD 1000000007

5 #define LL long long

6 using namespace std;

7

8 struct Matrix{

9 LL v[6][6];

10 Matrix(){memset(v,0,sizeof(v));}

11 };

12

13 Matrix mul(Matrix x ,Matrix y){

14 Matrix ans;

15 for(int i=0 ;i<6 ;i++){

16 for(int j=0 ;j<6 ;j++){

17 for(int k=0 ;k<6 ;k++){

18 ans.v[i][j] = (ans.v[i][j] + x.v[i][k]*y.v[k][j])%MOD;

19 }

20 }

21 }

22 return ans;

23 }

24

25 Matrix q_pow(Matrix x,int k){

26 Matrix ans;

27 for(int i=0 ;i<6 ;i++) ans.v[i][i] = 1;

28 while(k){

29 if(k&1) ans = mul(ans,x);

30 x = mul(x,x);

31 k >>= 1;

32 }

33 return ans;

34 }

35

36 int n,m,a,b;;

37

38 int main(){

39 //初始化

40 Matrix T,ans;

41 for(int i=0 ;i<6 ;i++){

42 for(int j=0 ;j<6 ;j++){

43 T.v[i][j] = 1;

44 }

45 }

46 //数据输入

47 scanf("%d%d",&n,&m);

48 for(int i=0 ;i

49 scanf("%d%d",&a,&b);

50 T.v[a-1][b-1] = 0; T.v[b-1][a-1] = 0;

51 }

52 //数据处理

53 ans = q_pow(T,n-1);

54

55 int sum = 0;

56 for(int i=0 ;i<6 ;i++){

57 for(int j=0 ;j<6 ;j++){

58 sum = (sum+ans.v[i][j])%MOD;

59 }

60 }

61 //结果输出

62 printf("%d\n",(sum*((int)pow(4,n))%MOD)%MOD);

63

64 return 0;

65 }

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