Codeforces 719E Sasha and Array 题解

题意简述

维护一个序列,支持两个操作:

  1. 区间加某个数
  2. 求区间斐波那契的和。形式的说,设表示斐波那契的第项,。设原序列为。则区间的斐波那契和为:,也就是。(要膜

思路

我艹了都,这tm能做?!

不过我估计您看一下标签就能明白一切。线段树,肯定要有的。矩阵乘法?对鸭我怎么没想到用这个!太巧妙了!

没错。我们在使用矩阵快速幂求斐波那契时,是为了达到我们这样的一个目标:把斐波那契的转移变成一个乘积形式,然后用快速幂优化。

然后这个题中也要用到类似的思想。我们把序列中的斐波那契数变成乘积形式,然后我们就珂以用线段树维护区间乘法,然后查询的话就是区间的矩阵求和问题了。这个就是非常裸了线段树了。

再具体一点:

一开始输入,然后在线段树中维护矩阵:

对于区间加上的操作,就是在对应区间乘以转移矩阵

次方。

对于区间求和的操作,就是求出矩阵的和,然后取位于的元素即珂。

最后讲一个实现细节:把矩阵封装成一个类,重载运算符,这样很清楚,而且几乎不用改多少线段树的代码。就是函数里面注意,不要写反了,矩阵没有交换律的。

代码:

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#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
namespace Flandre_Scarlet
{
#define int long long
#define N 112345
#define mod (1000000007ll)
#define F(i,l,r) for(int i=l;i<=r;++i)
#define D(i,r,l) for(int i=r;i>=l;--i)
#define Fs(i,l,r,c) for(int i=l;i<=r;c)
#define Ds(i,r,l,c) for(int i=r;i>=l;c)
#define Tra(i,u) for(int i=G.Start(u);~i;i=G.Next(i))
#define MEM(x,a) memset(x,a,sizeof(x))
#define FK(x) MEM(x,0)
class Matrix//square matrix
{
public:
int a[3][3];
//variable list
int n;//size
//initialization
Matrix()
{
memset(a,0,sizeof(a));
n=0;
}
Matrix(int _n)
{
memset(a,0,sizeof(a));
n=_n;
}
Matrix(int _n,int _x)
{_x%=mod;
n=_n;
for(int i=0;i<3;++i)
{
for(int j=0;j<3;++j)
{
a[i][j]=_x;
}
}
}

//get value
int* operator[](int i)
{
return *(a+i);
}
void Put()
{
for(int i=1;i<=2;++i)
{
for(int j=1;j<=2;++j)
{
printf("%I64d ",a[i][j]);
}putchar('\n');
}
}

//set value
void Set(int x)
{x%=mod;
for(int i=0;i<3;++i)
{
for(int j=0;j<3;++j)
{
a[i][j]=x;
}
}
}
void Identity()
{
memset(a,0,sizeof(a));
for(int i=0;i<3;++i)
{
a[i][i]=1;
}
}
#undef S //4
};
Matrix operator+(Matrix x,Matrix y)
{
Matrix ans(2,0);
F(i,1,2) F(j,1,2)
{
ans[i][j]=(x[i][j]+y[i][j])%mod;
}

return ans;
}
Matrix operator*(Matrix x,Matrix y)
{
Matrix ans(2,0);
int n=2;
for(int i=1;i<=2;++i)
{
for(int j=1;j<=2;++j)
{
for(int k=1;k<=2;++k)
{
ans[i][j]+=x[i][k]*y[k][j];
ans[i][j]%=mod;
}
}
}
return ans;
}
Matrix operator^(Matrix x,int p)
{
Matrix ans(x.n,1);
ans.Identity();
while(p)
{
if (p&1) ans=ans*x;
x=x*x,p>>=1;
}
return ans;
}//矩阵

int Fib(int x)
{
if (x==0) return 0;
if (x==1) return 1;
if (x==2) return 1;

Matrix Init(2,0),Trans(2,0);
Init.Set(0);Trans.Set(1);

Init[1][1]=1;
Init[1][2]=0;

//Trans=
//1 1
//1 0
Trans[2][2]=0;

Matrix Ans(2,0);
Ans=Init*(Trans^(x-1));
return Ans[1][1];
}//求单个斐波那契

void R1(int &x)
{
x=0;char c=getchar();int f=1;
while(c<'0' or c>'9') f=(c=='-')?-1:1,c=getchar();
while(c>='0' and c<='9') x=(x<<1)+(x<<3)+(c^48),c=getchar();
x=(f==1)?x:-x;
}
class SegmentTree
{
public:
struct node
{
int l,r;
Matrix s,a;
}tree[N<<2];
#define ls index<<1
#define rs index<<1|1

#define L tree[index].l
#define R tree[index].r
#define S tree[index].s
#define A tree[index].a

#define lL tree[ls].l
#define lR tree[ls].r
#define lS tree[ls].s
#define lA tree[ls].a

#define rL tree[rs].l
#define rR tree[rs].r
#define rS tree[rs].s
#define rA tree[rs].a

void Update(int index=1)
{
S=lS+rS;
A.Identity();//注意:A不是0,而是单位矩阵(珂以当成是数字运算中的1)
}
void Build(int l,int r,int index=1)
{
L=l,R=r;
if (l==r)
{
int x;R1(x);
S.Set(0);A.Set(0);
S.n=A.n=2;
S[1][1]=Fib(x);S[1][2]=Fib(x-1);
//初始矩阵
A.Identity();
return;
}

int mid=(l+r)>>1;
Build(l,mid,ls);
Build(mid+1,r,rs);
Update(index);
}
void MulOne(Matrix x,int index=1)
{
A=A*x;
S=S*x;//李云龙:你他娘的给我看着点,别打歪了
}
void PushDown(int index=1)
{
MulOne(A,ls);
MulOne(A,rs);
A.Identity();
}
void Mul(int l,int r,Matrix x,int index=1)
{
if (l>R or L>r) return;
if (l<=L and R<=r)
{
MulOne(x,index);
return;
}

PushDown(index);
Mul(l,r,x,ls);
Mul(l,r,x,rs);
Update(index);
}
Matrix Query(int l,int r,int index=1)
{
if (L>r or l>R)
{
Matrix empt(2,0);
empt.Set(0);
return empt;//返回一个空矩阵
}

if (l<=L and R<=r)
{
return S;
}
PushDown(index);
return Query(l,r,ls)+Query(l,r,rs);
}
}T;

void Input_Soviet()
{
int n,q;
R1(n),R1(q);
T.Build(1,n);

F(i,1,q)
{
int o,l,r;
R1(o),R1(l),R1(r);
if (o==1)
{
int c;R1(c);
Matrix Trans(2,1);
Trans[2][2]=0;
Trans=(Trans^(c));
T.Mul(l,r,Trans);//区间乘以转移矩阵的c次方
}
else if (o==2)
{
Matrix Ans=T.Query(l,r);
printf("%I64d\n",Ans.a[1][1]);
}
}
}
void IsMyWife()
{
Input_Soviet();
}
#undef int //long long
}
int main()
{
Flandre_Scarlet::IsMyWife();
getchar();getchar();
return 0;
}

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