結果

問題 No.1907 DETERMINATION
ユーザー hitonanodehitonanode
提出日時 2022-02-01 00:02:20
言語 C++23
(gcc 13.3.0 + boost 1.87.0)
結果
AC  
実行時間 1,052 ms / 4,000 ms
コード長 5,292 bytes
コンパイル時間 1,875 ms
コンパイル使用メモリ 104,496 KB
実行使用メモリ 5,888 KB
最終ジャッジ日時 2024-12-24 12:19:06
合計ジャッジ時間 33,927 ms
ジャッジサーバーID
（参考情報） 		judge3 / judge5
このコードへのチャレンジ
（要ログイン）
ファイルパターン 結果
sample AC * 4
other AC * 63
権限があれば一括ダウンロードができます

ソースコード

diff # 

#include <cassert>
#include <iostream>
#include <utility>
#include <vector>
using namespace std;


// Upper Hessenberg reduction of square matrices
// Complexity: O(n^3)
// Reference:
// http://www.phys.uri.edu/nigh/NumRec/bookfpdf/f11-5.pdf
template <class Tp> void hessenberg_reduction(std::vector<std::vector<Tp>> &M) {
    assert(M.size() == M[0].size());
    const int N = M.size();
    for (int r = 0; r < N - 2; r++) {
        int piv = -1;
        for (int h = r + 1; h < N; ++h) {
            if (M[h][r] != 0) {
                piv = h;
                break;
            }
        }
        if (piv < 0) continue;
        for (int i = 0; i < N; i++) std::swap(M[r + 1][i], M[piv][i]);
        for (int i = 0; i < N; i++) std::swap(M[i][r + 1], M[i][piv]);

        const auto rinv = Tp(1) / M[r + 1][r];
        for (int i = r + 2; i < N; i++) {
            const auto n = M[i][r] * rinv;
            for (int j = 0; j < N; j++) M[i][j] -= M[r + 1][j] * n;
            for (int j = 0; j < N; j++) M[j][r + 1] += M[j][i] * n;
        }
    }
}

// Characteristic polynomial of matrix M (|xI - M|)
// Complexity: O(n^3)
// R. Rehman, I. C. Ipsen, "La Budde's Method for Computing Characteristic Polynomials," 2011.
template <class Tp> std::vector<Tp> characteristic_poly(std::vector<std::vector<Tp>> M) {
    hessenberg_reduction(M);
    const int N = M.size();
    // p[i + 1] = (Characteristic polynomial of i-th leading principal minor)
    std::vector<std::vector<Tp>> p(N + 1);
    p[0] = {1};
    for (int i = 0; i < N; i++) {
        p[i + 1].assign(i + 2, 0);
        for (int j = 0; j < i + 1; j++) p[i + 1][j + 1] += p[i][j];
        for (int j = 0; j < i + 1; j++) p[i + 1][j] -= p[i][j] * M[i][i];
        Tp betas = 1;
        for (int j = i - 1; j >= 0; j--) {
            betas *= M[j + 1][j];
            Tp hb = -M[j][i] * betas;
            for (int k = 0; k < j + 1; k++) p[i + 1][k] += hb * p[j][k];
        }
    }
    return p[N];
}


#include <atcoder/modint>
using mint = atcoder::modint998244353;


int main() {
    cin.tie(nullptr), ios::sync_with_stdio(false);
    int N;
    cin >> N;

    vector M0(N, vector<mint>(N)), M1(N, vector<mint>(N));

    for (auto &vec : M0) {
        for (auto &x : vec) {
            int v;
            cin >> v;
            x = v;
        }
    }

    for (auto &vec : M1) {
        for (auto &x : vec) {
            int v;
            cin >> v;
            x = v;
        }
    }

    int multiply_by_x = 0; // 基本変形の最中に M0 + M1x に x をかけた回数
    mint detAdetBinv = 1;

    for (int p = 0; p < N; ++p) {
        // M1[p][p] に nonzero を持ってきて、M1 の第 p 行と第 p 列を全て掃き出す
        int piv = -1;
        for (int r = p; r < N; ++r) {
            if (M1[r][p] != 0) {
                piv = r;
                break;
            }
        }
        if (piv < 0) {
            ++multiply_by_x;
            if (multiply_by_x > N) break;
            for (int i = 0; i < N; ++i) {
                swap(M1[i][p], M0[i][p]);
            }

            for (int r = p - 1; r >= 0; --r) {
                auto v = M1[r][p];
                for (int i = 0; i < N; ++i) {
                    M0[i][p] -= M0[i][r] * v;
                    M1[i][p] -= M1[i][r] * v;
                }
                assert(M1[r][p] == 0);
            }

            --p;
            continue;
        }

        if (piv != p) {
            M1[piv].swap(M1[p]);
            M0[piv].swap(M0[p]);
            detAdetBinv *= -1;
        }
        auto v = M1[p][p], vinv = v.inv();
        detAdetBinv *= v;

        // p 行目を定数倍して M1[p][p] == 1 にする
        for (int j = 0; j < N; ++j) {
            M0[p][j] *= vinv;
            M1[p][j] *= vinv;
        }
        assert(M1[p][p] == 1);

        // p 行目を使用して M1 の p 列目を p 行目以外ゼロにする
        for (int r = 0; r < N; ++r) {
            if (r == p) continue;
            if (M1[r][p] != 0) {
                auto v = M1[r][p];
                for (int j = 0; j < N; ++j) {
                    M0[r][j] -= M0[p][j] * v;
                    M1[r][j] -= M1[p][j] * v;
                }
            }
        }
        // p 列目を使用して M1 の p 行目を p 列目以外ゼロにする
        for (int j = p + 1; j < N; ++j) {
            if (M1[p][j] != 0) {
                auto v = M1[p][j];
                for (int r = 0; r < N; ++r) {
                    M0[r][j] -= M0[r][p] * v;
                    M1[r][j] -= M1[r][p] * v;
                }
            }
        }
    }

    if (multiply_by_x > N) {
        // 行列式がゼロであることが確定
        for (int i = 0; i <= N; ++i) cout << 0 << '\n';
        return 0;
    }

    // この時点で M1 = I なので det(x + M0) を求める
    for (auto &vec : M0) {
        for (auto &x : vec) x = -x;
    }
    auto poly = characteristic_poly(M0);
    for (auto &x : poly) x *= detAdetBinv;

    for (int i = 0; i < multiply_by_x; ++i) poly.erase(poly.begin());
    poly.resize(N + 1);
    for (auto a : poly) cout << a.val() << '\n';
}
0