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問題 No.2362 Inversion Number of Mod of Linear
ユーザー 2qbingxuan
提出日時 2024-12-22 00:48:09
言語 C++23
(gcc 13.3.0 + boost 1.87.0)
結果
AC  
実行時間 756 ms / 2,000 ms
コード長 4,264 bytes
コンパイル時間 3,014 ms
コンパイル使用メモリ 251,596 KB
実行使用メモリ 5,248 KB
最終ジャッジ日時 2024-12-22 00:48:17
合計ジャッジ時間 6,003 ms
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（参考情報） 		judge4 / judge2
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#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
#define all(x) begin(x), end(x)
#ifdef local
#define safe cerr << __LINE__ << " line " << __LINE__ << " safe\n"
#define debug(a...) debug_(#a, a)
#define orange(a...) orange_(#a, a)
template <typename ...T>
void debug_(const char *s, T ...a) {
  cerr << "\e[1;32m(" << s << ") = (";
  int cnt = sizeof...(T);
  (..., (cerr << a << (--cnt ? ", " : ")\e[0m\n")));
}
template <typename I>
void orange_(const char *s, I L, I R) {
  cerr << "\e[1;32m[ " << s << " ] = [ ";
  for (int f = 0; L != R; ++L)
    cerr << (f++ ? ", " : "") << *L;
  cerr << " ]\e[0m\n";
}
#else
#define safe ((void)0)
#define debug(...) safe
#define orange(...) safe
#endif
namespace {
using lld = int64_t;
using llu = uint64_t;
using llf = long double;
using u128 = llu;
lld fdiv(lld a, lld b)
{ return a / b - (a % b && (a < 0) ^ (b < 0)); }
lld cdiv(lld a, lld b)
{ return a / b + (a % b && (a < 0) ^ (b > 0)); }
/* template <typename T>
T brute(llu a, llu b, llu c, llu n, T U, T R) {
  T res;
  for (llu i = 1, l = 0; i <= n; i++, res = res * R)
    for (llu r = (a*i+b)/c; l < r; ++l) res = res * U;
  return res;
} */
template <typename T>
T euclid(llu a, llu b, llu c, llu n, T U, T R) {
  if (!n) return T{};
  if (b >= c)
    return mpow(U, b / c) * euclid(a, b % c, c, n, U, R);
  if (a >= c)
    return euclid(a % c, b, c, n, U, mpow(U, a / c) * R);
  llu m = (u128(a) * n + b) / c;
  if (!m) return mpow(R, n);
  return mpow(R, (c - b - 1) / a) * U
    * euclid(c, (c - b - 1) % a, a, m - 1, R, U)
    * mpow(R, n - (u128(c) * m - b - 1) / a);
}
// time complexity is O(log max(a, b, c))
// UUUU R UUUUU R ... UUU R 共 N 個 R，最後一個必是 R
// 一直到第 k 個 R 前總共有 (ak+b)/c 個 U
/*
U -> cnt += 1, sum += i
R -> i += 1
*/
template <int K>
struct Mat : array<array<llu, K>, K> {
  friend Mat operator*(const Mat &a, const Mat &b) {
    Mat c;
    for (int i = 0; i < K; i++)
      for (int j = 0; j < K; j++)
        c[i][j] = 0;
    for (int i = 0; i < K; i++)
      for (int j = i; j < K; j++)
        for (int k = i; k <= j; k++)
          c[i][j] += a[i][k] * b[k][j];
    return c;
  }
  constexpr Mat() {
    for (int i = 0; i < K; i++)
      for (int j = 0; j < K; j++)
        (*this)[i][j] = (i == j);
  }
};
template <typename T>
T mpow(T e, llu n) {
  T r;
  while (n) {
    if (n & 1) r = r * e;
    e = e * e;
    n >>= 1;
  }
  return r;
}
}
signed main() {
  cin.tie(nullptr)->sync_with_stdio(false);
  // a = q_a * M + r_a
  // b = q_b * M + r_b
  //
  // floor((b - a) / M)
  // = (q_b - q_a) (if r_b >= r_a)
  //   (q_b - q_a - 1) (if r_b < r_a)
  // 
  // therefore ans
  // = \sum _ {i > j} floor((A_i - A_j) / M) - (floor(A_i / M) - floor(A_j / M))
  // = \sum _ {1 <= l < N} (N - l) * fdiv(l * X, M)
  // - \sum _ {0 <= i < N} i * fdiv(i * X + Y, M)
  // + \sum _ {0 <= j < N} (N - 1 - j) * fdiv(j * X + Y, M)
  int T;
  cin >> T;
  while (T--) {
    lld N, M, X, Y;
    cin >> N >> M >> X >> Y;
    llu ans = 0;
    // for (int i = 0; i < N; i++)
    //   ans -= (N - i) * fdiv(i * X, M);
    // for (int i = 0; i < N; i++)
    //   ans += (i * 2 - N + 1) * fdiv(i * X + Y, M);
    // ans += N * (N + 1) / 2;
    // for (int i = 1; i <= N; i++) {
    //   ans += (0 - N - 1) * fdiv(i * X + (M - X), M);
    // }
    // for (int i = 1; i <= N; i++) {
    //   ans += (0 * 2 - N - 1) * fdiv(i * X + Y - X + M, M);
    // }
    // cout << ans << '\n';
    // continue;
    debug(Y + (M - X));
    ans += N * (N + 1) / 2;
    // 1, (i), (U 加了幾次), (i) * (U 加了幾次), (\sum _ {1 <= j <= i} (j * (U 加了幾次))
    {
      Mat<5> U;
      U[0][2] = 1;
      U[1][3] = 1;
      Mat<5> R;
      R[0][1] = 1;
      R[2][3] = 1;
      R[2][4] = 1;
      R[3][4] = 1;
      auto m1 = euclid(X, 0 + (M - X), M, N, U, R);
      auto m2 = euclid(X, Y + (M - X), M, N, U, R);
      ans += m1[0][4];
      ans += m2[0][4] * 2;
    }
    // 1, (U 加了幾次), \sum _ {i} U 加了幾次
    {
      Mat<3> U;
      U[0][1] = 1;
      Mat<3> R;
      R[1][2] = 1;
      auto m1 = euclid(X, 0 + (M - X), M, N, U, R);
      auto m2 = euclid(X, Y + (M - X), M, N, U, R);
      ans -= (N + 1) * m1[0][2];
      ans -= (N + 1) * m2[0][2];
    }
    cout << ans << '\n';
  }
}
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