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「ZJOI2004」沼泽鳄鱼 - 矩阵乘法

给一个图,有一些鳄鱼在两个、三个或四个点之间周期性移动,求从 s s 点到 t t 点,恰好走 k k 步,任意时刻都不与鳄鱼同时到达同一个点的方案数。

链接

BZOJ 1898
COGS 1469

题解

如果没有鳄鱼的限制,答案就是邻接矩阵的 k k 次方中 s s t t 列的值。

有了鳄鱼之后,每一时刻都不能和鳄鱼停在同一个点上,所以每一次要乘的图是不同的。对于每个时间点,将鳄鱼到达点的所有出边删掉(表示,到达这个点会被鳄鱼吃掉)。

lcm(2,3,4)=12 \mathrm{lcm}(2, 3, 4) = 12 ,图的形态每 12 12 个单位时间循环一次。分别求出这 12 12 个矩阵和它们的积,对 k k 的大于 12 12 的部分做快速幂,剩余部分乘上最多 11 11 个矩阵即可。

代码

#include <cstdio>
#include <cstring>

const int MAXN = 50;
const int MAXM = 20;
const long long MAXK = 2e9;
const int CYCLE_LCM = 12;
const int MOD = 10000;

struct Matrix {
    int a[MAXN][MAXN];

    Matrix(const bool unit = false) {
        memset(a, 0, sizeof(a));
        if (unit) for (int i = 0; i < MAXN; i++) a[i][i] = 1;
    }

    int &operator()(const int i, const int j) { return a[i][j]; }
    const int &operator()(const int i, const int j) const { return a[i][j]; }
};

Matrix operator*(const Matrix &a, const Matrix &b) {
    Matrix res;
    for (int i = 0; i < MAXN; i++) for (int j = 0; j < MAXN; j++) for (int k = 0; k < MAXN; k++) (res(i, j) += a(i, k) * b(k, j)) %= MOD;
    return res;
}

Matrix pow(Matrix a, int n) {
    Matrix res(true);
    for (; n; n >>= 1, a = a * a) if (n & 1) res = res * a;
    return res;
}

int main() {
    freopen("swamp.in", "r", stdin);
    freopen("swamp.out", "w", stdout);

    int n, m, st, ed, k;
    scanf("%d %d %d %d %d", &n, &m, &st, &ed, &k);

    Matrix g;
    while (m--) {
        int u, v;
        scanf("%d %d", &u, &v);

        g(u, v)++;
        g(v, u)++;
    }

    Matrix gs[CYCLE_LCM];
    for (int i = 0; i < CYCLE_LCM; i++) gs[i] = g;

    scanf("%d", &m);
    while (m--) {
        int cycle;
        scanf("%d", &cycle);
        for (int i = 0; i < cycle; i++) {
            int x;
            scanf("%d", &x);
            for (int j = i; j < CYCLE_LCM; j += cycle) {
                for (int l = 0; l < n; l++) gs[j](x, l) = 0;
            }
        }
    }

#ifdef DBG
    for (int i = 0; i < n; i++) for (int j = 0; j < n; j++) printf("%d%c", g(i, j), j == n - 1 ? '\n' : ' ');
    puts("-------------");
    for (int l = 0; l < CYCLE_LCM; l++) {
        for (int i = 0; i < n; i++) for (int j = 0; j < n; j++) printf("%d%c", gs[l](i, j), j == n - 1 ? '\n' : ' ');
        puts("-------------");
    }
#endif

#ifndef FORCE
    Matrix prod(true);
    for (int i = 0; i < CYCLE_LCM; i++) prod = prod * gs[i];

    Matrix res = pow(prod, k / CYCLE_LCM);
    for (int i = 0; i < k % CYCLE_LCM; i++) res = res * gs[i];
#else
    Matrix res(true);
    for (int i = 0; i < k; i++) res = res * gs[i % CYCLE_LCM];
#endif

    printf("%d\n", res(st, ed));

#ifdef DBG
    for (int i = 0; i < n; i++) for (int j = 0; j < n; j++) printf("%d%c", res(i, j), j == n - 1 ? '\n' : ' ');
#endif

    fclose(stdin);
    fclose(stdout);

    return 0;
}