题意:
有个格子,每个格子都可以填写四个整数,现在问你有多少种方案,使得最后所填数字中相同的偶数出现的次数也是偶数次?
解法一(动态规划,不可AC)
我们设:
表示前个格子有偶数个和偶数个的方案数
表示前个格子有偶数个和奇数个的方案数
表示前个格子有奇数个和偶数个的方案数
表示前个格子有奇数个和奇数个的方案数
一. 我们考虑转移
(1)尝试从转移
即
(2)尝试从转移
即
(3)尝试从转移
(4)尝试从转移
前面有奇数个和奇数个,故无法只填写一个数字使满足有偶数个和偶数个,故无法转移
综上所述,
二. 我们考虑转移
(1)尝试从转移
即
(2)尝试从转移
即
(3)尝试从转移
前面有奇数个和偶数个,故无法只填写一个数字使满足有偶数个和奇数个,故无法转移
(4)尝试从转移
即
综上所述,
类似的,我们可以用上面的方法推导出:
最后,我们考虑答案:
显然答案是有偶数个和偶数个的方案数,即
代码:
class Solution { public: const int mod=1e9+7; //0 偶数个2偶数个4 //1 偶数个2奇数个4 //2 奇数个2偶数个4 //3 奇数个2奇数个4 int f[1000000001][4]; int GetNumberOfSchemes(int n) { f[1][0]=2;//第1个格子0个2和0个4,两种方案:1、3 f[1][1]=1;//第1个格子0个2和1个4,一种方案:4 f[1][2]=1;//第1个格子1个2和0个4,一种方案:2 f[1][3]=0;//第1个格子1个2和1个4,没有方案 for(int i=2;i<=n;i++){ f[i][0]=((f[i-1][0]*2%mod+f[i-1][1])%mod+f[i-1][2])%mod;//第一种 f[i][1]=((f[i-1][0]+f[i-1][1]*2%mod)%mod+f[i-1][3])%mod;//第二种 f[i][2]=((f[i-1][0]+f[i-1][2]*2%mod)%mod+f[i-1][3])%mod;//第三种 f[i][3]=((f[i-1][1]+f[i-1][2])%mod+f[i-1][3]*2%mod)%mod;//第四种 } return f[n][0]; } };时间复杂度:,循环体执行了次,循环体内部是的,故总的时间复杂度是
空间复杂度:,我们需要开一个大小的数组,故总的空间复杂度是
解法二(矩阵快速幂)
根据解法一所得到的递推式,我们可以构造如下矩阵乘法式子:
根据矩阵乘法满足结合律,我们又可得:
于是我们就可以愉快地解决这道题了!
代码:
class Solution { public: /** * * @param n int整型 * @return int整型 */ static const int mod=1e9+7; struct mat{ int A[4][4]; inline mat(){ memset(A,0,sizeof A); } inline mat operator * (const mat& other)const{//矩阵乘法 mat ret; for(int i=0;i<4;i++){ for(int j=0;j<4;j++){ for(int k=0;k<4;k++){ ret.A[i][j]+=1ll*A[i][k]*other.A[k][j]%mod; ret.A[i][j]%=mod;//注意取余数 } } } return ret; } }; mat ksm(mat a,int b){ //矩阵快速幂算法 mat ret; for(int i=0;i<4;i++)ret.A[i][i]=1; while(b){ if(b&1){ ret=ret*a; } a=a*a; b>>=1; } return ret; } int GetNumberOfSchemes(int n) { mat t; //初始化矩阵 t.A[0][0]=2,t.A[0][1]=1,t.A[0][2]=1,t.A[0][3]=0; t.A[1][0]=1,t.A[1][1]=2,t.A[1][2]=0,t.A[1][3]=1; t.A[2][0]=1,t.A[2][1]=0,t.A[2][2]=2,t.A[2][3]=1; t.A[3][0]=0,t.A[3][1]=1,t.A[3][2]=1,t.A[3][3]=2; t=ksm(t,n-1);//求矩阵的n-1次方 return ((1ll*2*t.A[0][0]%mod+t.A[0][1])%mod+t.A[0][2])%mod;//最后答案为f[n][0],模拟矩阵乘法计算答案 } };时间复杂度:,其中代表矩阵乘法的时间复杂度,本题中,快速幂需要运算次,故总的时间复杂度为
空间复杂度:,矩阵的大小是的,故总的空间复杂度为