我是靠谱客的博主 花痴小白菜,最近开发中收集的这篇文章主要介绍poj 3150,觉得挺不错的,现在分享给大家,希望可以做个参考。

概述

 

Cellular Automaton
Time Limit: 12000MS Memory Limit: 65536K
Total Submissions: 1921 Accepted: 779
Case Time Limit: 2000MS

Description

cellular automaton is a collection of cells on a grid of specified shape that evolves through a number of discrete time steps according to a set of rules that describe the new state of a cell based on the states of neighboring cells. The order of the cellular automaton is the number of cells it contains. Cells of the automaton of order n are numbered from 1 to n.

The order of the cell is the number of different values it may contain. Usually, values of a cell of order m are considered to be integer numbers from 0 to m − 1.

One of the most fundamental properties of a cellular automaton is the type of grid on which it is computed. In this problem we examine the special kind of cellular automaton — circular cellular automaton of order n with cells of order m. We will denote such kind of cellular automaton as n,m-automaton.

A distance between cells i and j in n,m-automaton is defined as min(|i − j|, n − |i − j|). A d-environment of a cell is the set of cells at a distance not greater than d.

On each d-step values of all cells are simultaneously replaced by new values. The new value of cell i after d-step is computed as a sum of values of cells belonging to the d-enviroment of the cell i modulo m.

The following picture shows 1-step of the 5,3-automaton.

The problem is to calculate the state of the n,m-automaton after k d-steps.

Input

The first line of the input file contains four integer numbers nmd, and k (1 ≤ n ≤ 500, 1 ≤ m ≤ 1 000 000, 0 ≤ d < n2 , 1 ≤ k ≤ 10 000 000). The second line contains n integer numbers from 0 to m − 1 — initial values of the automaton’s cells.

Output

Output the values of the n,m-automaton’s cells after k d-steps.

Sample Input

sample input #1
5 3 1 1
1 2 2 1 2
sample input #2
5 3 1 10
1 2 2 1 2

Sample Output

sample output #1
2 2 2 2 1
sample output #2
2 0 0 2 2

Source

Northeastern Europe 2006

分析:线性代数没学好,表示很有鸭梨~~~~

转:糯米。。。。

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这题对我来说太难啦,看了报告半天才弄明白是咋回事。

高手们的解题报告相当飘逸。我来写一个造福菜鸟的。

首先来看一下Sample里的第一组数据。

1 2 2 1 2

经过一次变换之后就成了

5 5 5 5 4

它的原理就是

a0 a1 a2 a3 a4

->

(a4+a0+a1) (a0+a1+a2) (a1+a2+a3) (a2+a3+a4) (a3+a4+a0)

如果用矩阵相乘来描述,那就可以表述为1xN和NxN的矩阵相乘,结果仍为1xN矩阵

a = 1 2 2 1 2 

b = 

1 1 0 0 1

1 1 1 0 0

0 1 1 1 0

0 0 1 1 1

1 0 0 1 1

a * b = 5 5 5 5 4

所以最终结果就是:a * (b^k)

 

线性代数不合格的同鞋表示压力很大。。

 

对一个NxN矩阵求k次方,而且这个k很大,N也不小,怎么办?

所以有高手观察到了,这个矩阵长得有点特殊,可以找到一些规律:

b^1 =

[1, 1, 0, 0, 1]

[1, 1, 1, 0, 0]

[0, 1, 1, 1, 0]

[0, 0, 1, 1, 1]

[1, 0, 0, 1, 1]

b^2 =

[3, 2, 1, 1, 2]

[2, 3, 2, 1, 1]

[1, 2, 3, 2, 1]

[1, 1, 2, 3, 2]

[2, 1, 1, 2, 3]

b^3 =

[7, 6, 4, 4, 6]

[6, 7, 6, 4, 4]

[4, 6, 7, 6, 4]

[4, 4, 6, 7, 6]

[6, 4, 4, 6, 7]

b^4 =

[19, 17, 14, 14, 17]

[17, 19, 17, 14, 14]

[14, 17, 19, 17, 14]

[14, 14, 17, 19, 17]

[17, 14, 14, 17, 19]

 

发现神马没有。就是无论是b的几次幂,都符合A[i][j] = A[i-1][j-1]

高手说是这样推倒出来地:

######

利用矩阵A,B具有a[i][j]=A[i-1][j-1],B[i][j]=B[i-1][j-1](i-1<0则表示i-1+n,j-1<0则表示j-1+n)

我们可以得出矩阵C=a*b也具有这个性质

C[i][j]=sum(A[i][t]*B[t][j])=sum(A[i-1][t-1],B[t-1][j-1])=sum(A[i-1][t],B[t][j-1])=C[i-1][j-1] 

######

这样就可以开一个N大小的数组来存放每次计算的结果了。而没必要用NxN。

N的问题解决了,但是k还是很大,怎么办?

这时候可以用二分法来求b^k

b^k = b^1 * b^4 * b^16 。。。

计算过程中,必定会出现数字大于M的情况。

切记 x*y = (x%M)*(y%M)

最后,经过多次优化,这题的代码居然被高手写成了如下的一小坨,实在是。。给力哇

 

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看到循环卷积,我果断不会,摆渡一下,竟然有o(n)算法,果断学了,写出代码,才发现鸭梨更大,中间部分不能取模,这算法没法用了

贴下代码:哎~~~

 

 

 

 

最后

以上就是花痴小白菜为你收集整理的poj 3150的全部内容,希望文章能够帮你解决poj 3150所遇到的程序开发问题。

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