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题目描述

a[1]=a[2]=a[3]=1

a[x]=a[x-3]+a[x-1] (x>3)

求a数列的第n项对1000000007(10^9+7)取余的值。

输入输出格式

输入格式:

第一行一个整数T,表示询问个数。

以下T行,每行一个正整数n。

输出格式:

每行输出一个非负整数表示答案。

输入输出样例

输入样例#1:

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输出样例#1:

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说明

对于30%的数据 n<=100;

对于60%的数据 n<=2*10^7;

对于100%的数据 T<=100,n<=2*10^9;

解决

正如标题那样,模板题

[f[x],f[x-1],f[x-2],f[x-3]]=[f[x-1],f[x-2],f[x-3],f[x-4]]*A

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A=[
1 1 0 0
0 0 1 0
1 0 0 1
0 0 0 0
]

可能想不到的地方(我没想到的地方):

  • a[x]=a[x-3]+a[x-1] ,但x-2,x-4也可以放进矩阵里
  • n<=3时会死循环,要特判
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#include<iostream>
#include<cstring>
#define min(a,b) ((a)>(b)?(b):(a))
#define max(a,b) ((a)<(b)?(b):(a))
using namespace std;
const long long MAXN=10,mo=1e9+7;

struct juzhen{
public:
juzhen(int han,int lin){
h=han,l=lin;
memset(v,0,sizeof(v));
}

juzhen(){
memset(v,0,sizeof(v));
}

void cleanForPow(void){
memset(v,0,sizeof(v));
int p=min(h,l);
for(int i=1;i<=p;++i){
v[i][i]=1;
}
}

friend juzhen operator *(juzhen a,juzhen b){
juzhen c(a.h,b.l);
if(a.l!=b.h)return c;

for(int i=1;i<=a.h;++i){
for(int j=1;j<=b.l;++j){
long long s=0;
for(int k=1;k<=a.l;++k){
s=s%mo+(a.v[i][k]*b.v[k][j]%mo);
}
c.v[i][j]=s;
}
}
return c;
}

juzhen pow(int k){
juzhen res=*this;
juzhen ret(h,l);
ret.cleanForPow();
while(k){
if(k&1){
ret=ret*res;
}
res=res*res;
k>>=1;
}
return ret;
}

void setV(long long t[MAXN][MAXN]){
for(int i=1;i<=h;++i){
for(int j=1;j<=l;++j){
v[i][j]=t[i][j];
}
}
}
long long v[MAXN][MAXN];

private:
int h,l;

};

int main(void){
int T;
cin>>T;
long long tmp[MAXN][MAXN]={{0},{0,2,1,1,1}};
long long tmp2[MAXN][MAXN]={
{0},
{0,1,1,0,0},
{0,0,0,1,0},
{0,1,0,0,1},
{0,0,0,0,0}
};
juzhen a(1,4);
juzhen b(4,4);
a.setV(tmp);
b.setV(tmp2);
while(T--){
int n;
cin>>n;
if(n<=3)cout<<"1\n",continue;
juzhen ans=a*b.pow(n-4);
cout<<ans.v[1][1]<<'\n';
}
return 0;
}

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