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問題 No.980 Fibonacci Convolution Hard
ユーザー Ryuhei MoriRyuhei Mori
提出日時 2021-01-20 02:57:21
言語 C++17
(gcc 12.3.0 + boost 1.83.0)
結果
AC  
実行時間 41 ms / 2,000 ms
コード長 3,764 bytes
コンパイル時間 341 ms
コンパイル使用メモリ 39,936 KB
実行使用メモリ 6,144 KB
最終ジャッジ日時 2024-05-10 04:14:07
合計ジャッジ時間 3,573 ms
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ソースコード

diff # 

#include <utility>
#include <unistd.h>

struct IO {
  static const int bufsize=1<<23;
  char ibuf[bufsize], obuf[bufsize];
  char *ip, *op;
  IO(): ip(ibuf), op(obuf) { for(int t = 0, k = 0; (k = read(STDIN_FILENO, ibuf+t, sizeof(ibuf)-t)) > 0; t+=k); }
  ~IO(){ for(int t = 0, k = 0; (k = write(STDOUT_FILENO, obuf+t, op-obuf-t)) > 0; t+=k); }
  long long scan_int(){
    long long x=0;
    bool neg=false;
    for(;*ip<'+';ip++) ;
    if(*ip=='-'){ neg=true; ip++;}
    else if(*ip=='+') ip++;
    for(;*ip>='0';ip++) x = 10*x+*ip-'0';
    if(neg) x = -x;
    return x;
  }
  void put_int(long long x, char c=0){
    static char tmp[20];
    if(x==0) *op++ = '0';
    else {
      int i;
      if(x<0){
        *op++ = '-';
        x = -x;
      }
      for(i=0; x; i++){
        tmp[i] = x % 10;
        x /= 10;
      }
      for(i--; i>=0; i--)
        *op++ = tmp[i]+'0';
    }
    if(c) *op++ = c;
  }
  void put_double(double x, char c=0){
    unsigned y;
    const int mask = (1<<24) - 1;
    put_int(x);
    *op++ = '.';
    x = x - (int) x;
    if(x < 0) x = -x;
    y = x * (1<<24);

    for(int i=0;i<7;i++){
      y *= 10;
      *op++ = '0' + (y>>24);
      y &= mask;
    }
    if(c) *op++ = c;
  }
  inline char scan_char(){ return *ip++; }
  inline void put_char(char c){ *op++ = c; }
  inline char *scan_string(){ char *s = ip; while(*ip!='\n'&&*ip!=' ') ip++; *ip++='\0'; return s;}
  inline void put_string(const char *s, char c=0){ while(*s) *op++=*s++; if(c) *op++=c;}
} io;


using u32 = unsigned int;
using u64 = unsigned long long;

template <u32 MOD>
struct Mint {
  u32 n;
  constexpr Mint(u32 n = 0): n(n) {}
  constexpr Mint operator-() const { return Mint(n ? MOD - n: 0); }
  constexpr Mint &operator+=(const Mint &rhs){ n += rhs.n; if(n >= MOD) n -= MOD; return *this; }
  constexpr Mint &operator-=(const Mint &rhs){ if(rhs.n > n) n += MOD; n -= rhs.n; return *this; }
  constexpr Mint &operator*=(const Mint &rhs){ n = (u64) n * rhs.n % MOD; return *this; }
  friend constexpr Mint operator+(const Mint &lhs, const Mint &rhs){ return Mint(lhs) += rhs; }
  friend constexpr Mint operator-(const Mint &lhs, const Mint &rhs){ return Mint(lhs) -= rhs; }
  friend constexpr Mint operator*(const Mint &lhs, const Mint &rhs){ return Mint(lhs) *= rhs; }
  friend constexpr bool operator==(const Mint &lhs, const Mint &rhs){ return lhs.n == rhs.n; }
  friend constexpr bool operator!=(const Mint &lhs, const Mint &rhs){ return lhs.n != rhs.n; }
};

template <class T>
T mypow(T a, u32 n){
  T r = 1;
  for(; n; n >>= 1){
    if(n&1) r *= a;
    a *= a;
  }
  return r;
}

template <u32 MOD>
Mint<MOD> inv(Mint<MOD> a){
  return mypow(a, MOD-2);
}

constexpr u32 mod = 1000000007;
using mint = Mint<mod>;

mint p;

/*
x / (1 - px - x^2)

1 - (2 + p^2) x + x^2

0 1  p       p^2+1                     -p / (p^2 + 4)
0 1 2p       3(p^2+1)                  -p / (p^2 + 4)

1 p p^2+1    p^3+2p                    0
0 p 2(p^2+1) 3(p^3+2p)                 2 / (p^2 + 4)

0 0  1 2p
*/

mint q[21];
std::pair<mint, mint> bostan_mori_msb(u64 n){
  mint a = 0, b = 1;
  for(int i = 63 - __builtin_clzll(n); i; i--){
    if(n & (1 << i)){
      a += b;
      b *= q[i];
    }
    else {
      b += a;
      a *= q[i];
    }
  }
  if(n & 1){
    a = b - a;
    b *= q[0];
  }
  else {
    b = b - a;
    a *= q[0];
  }
  return {a, b};
}

int main(){
  mint p = io.scan_int();
  u32 Q = io.scan_int();
  

  mint s = inv(p * p + 4);
  mint t = 2 * s;
  s *= -p;

  q[0] = p;
  q[1] = p * p + 2;
  for(u32 i = 2; i < sizeof(q)/sizeof(*q); i++) q[i] = q[i-1] * q[i-1] - 2;

  while(Q--){
    u32 n = io.scan_int();
    n -= 2;
    auto [a, b] = bostan_mori_msb(n);
    mint z = s * (1 + n) * a + t * n * b;
    io.put_int(z.n, '\n');
  }

  return 0;
}
0