Tứ diện

Thời gian:

Python 3 5.0s

Tác giả:

Small

Dạng bài

Điểm: 450 (p) Thời gian: 1.0s Bộ nhớ: 256M Input: bàn phím Output: màn hình

Cho một tứ diện, đánh dấu các đỉnh lần lượt là $A, B, C, D$.

Một con kiến đang đứng trên đỉnh $D$ của tứ diện. Con kiến khá tích cực di chuyển và nó không chịu nhàn rỗi. Với mỗi bước đi, nó bước từ một đỉnh tới đỉnh khác dọc theo một số cạnh của tứ diện. Con kiến không bao giờ chịu đứng yên ở một chỗ.

Yêu cầu: Đếm số cách mà con kiến có thể đi từ đỉnh $D$ ban đầu rồi quay về chính nó trong đúng $n$ bước. Nói cách khác, bạn sẽ được yêu cầu tìm ra số con đường tuần hoàn khác nhau có chiều dài $n$ từ đỉnh $D$ đến chính nó. Vì số có thể khá lớn nên bạn nên in theo $modulo (10^9 + 7)$.

Input

Dòng đầu tiên chứa số nguyên duy nhất $n (1 \le n \le 10^7)$ - chiều dài của đường đi.

Output

In số nguyên duy nhất là kết quả tìm được $modulo (10^9+ 7)$.

Scoring

Subtask $1$ ($25\%$ số điểm): $n \le 10$
Subtask $2$ ($25\%$ số điểm): $n \le 10^7$
Subtask $3$ ($50\%$ số điểm): $n \le 10^{14}$

Example

Test 1

Input

Output

Bình luận

0

jumptozero 6:49 a.m. 25 Tháng 2, 2021 ← chỉnh sửa 4 →

Updated: Sau khi bộ test đã được update, thì có vẻ như thuật $O(n)$ đã bị $TLE$. Vì vậy, mình sẽ sử dụng nhân ma trận để giải quyết bài toán như sau:

$\left{\begin{matrix} D[n]=A[n-1]+B[n-1]+C[n-1]\ A[n]=B[n-1]+C[n-1]+D[n-1] \ B[n]=A[n-1]+C[n-1]+D[n-1]\ C[n]=A[n-1]+B[n-1]+D[n-1] \end{matrix}\right. $
$\implies \begin{pmatrix}D[n] & A[n] & B[n] & C[n] \end{pmatrix}.\begin{pmatrix} 0&1&1&1\\ 1&0&1&1\\ 1&1&0&1\\ 1&1&1&0 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix}D[n+1] & A[n+1] & B[n+1] & C[n+1] \end{pmatrix}$

Đặt $p_n=\begin{pmatrix}D[n] & A[n] & B[n] & C[n] \end{pmatrix}$ và $M=\begin{pmatrix} 0&1&1&1\\ 1&0&1&1\\ 1&1&0&1\\ 1&1&1&0 \end{pmatrix}$.

Khi đó ta có: $p_{n+1}=p_n.M=...=p_1.M^{n-1}$ với $p_1=\begin{pmatrix}0 & 1 & 1 & 1 \end{pmatrix}$

Đến đây, sử dụng luỹ thừa nhị phân và nhân ma trận là xong.

Độ phức tạp : $O(log(n))$

Các bạn có thể tham khảo code tại đây: Link

3 bình luận nữa