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問題 No.1907 DETERMINATION
ユーザー colognecologne
提出日時 2022-05-20 15:04:02
言語 C++23
(gcc 13.3.0 + boost 1.87.0)
結果
AC  
実行時間 692 ms / 4,000 ms
コード長 3,705 bytes
コンパイル時間 1,359 ms
コンパイル使用メモリ 117,844 KB
実行使用メモリ 7,168 KB
最終ジャッジ日時 2024-09-19 23:00:41
合計ジャッジ時間 25,080 ms
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（参考情報） 		judge3 / judge2
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ソースコード

diff # 

#include <algorithm>
#include <vector>

// calculates det(xI-M)
template <typename T>
std::vector<T> char_poly(std::vector<std::vector<T>> M)
{
    int N = M.size();

    // Hessenberg Reduction
    for (int i = 0; i < N - 2; i++)
    {
        int p = -1;
        for (int j = i + 1; j < N; j++)
            if (M[j][i] != T(0))
            {
                p = j;
                break;
            }
        if (p == -1)
            continue;
        M[i + 1].swap(M[p]);
        for (int j = 0; j < N; j++)
            std::swap(M[j][i + 1], M[j][p]);

        T r = T(1) / M[i + 1][i];
        for (int j = i + 2; j < N; j++)
        {
            T c = M[j][i] * r;
            for (int k = 0; k < N; k++)
                M[j][k] -= M[i + 1][k] * c;
            for (int k = 0; k < N; k++)
                M[k][i + 1] += M[k][j] * c;
        }
    }

    // La Budde's Method
    std::vector<std::vector<T>> P = {{T(1)}};
    for (int i = 0; i < N; i++)
    {
        std::vector<T> f(i + 2, 0);
        for (int j = 0; j <= i; j++)
            f[j + 1] += P[i][j];
        for (int j = 0; j <= i; j++)
            f[j] -= P[i][j] * M[i][i];

        T b = 1;
        for (int j = i - 1; j >= 0; j--)
        {
            b *= M[j + 1][j];
            T h = -M[j][i] * b;
            for (int k = 0; k <= j; k++)
                f[k] += h * P[j][k];
        }
        P.push_back(f);
    }
    return P.back();
}

// Calculates det(Ax+B)
template <typename T>
std::vector<T> det_linear(std::vector<std::vector<T>> A, std::vector<std::vector<T>> B)
{
    int N = A.size(), nu = 0;
    T det = 1;

    for (int i = 0; i < N; i++)
    {
        // do normal gaussian elimination
        int p = -1;
        for (int j = i; j < N; j++)
            if (A[j][i] != T(0))
            {
                p = j;
                break;
            }

        // replace B with A
        if (p == -1)
        {
            // Increase nullity by 1
            if (++nu > N)
                return std::vector<T>(N + 1, 0);

            // i-th column is empty
            for (int j = 0; j < i; j++)
            {
                for (int k = 0; k < N; k++)
                    B[k][i] -= B[k][j] * A[j][i];
                A[j][i] = 0;
            }
            for (int j = 0; j < N; j++)
                std::swap(A[j][i], B[j][i]);

            // retry
            --i;
            continue;
        }

        if (p != i)
        {
            A[i].swap(A[p]);
            B[i].swap(B[p]);
            det = -det;
        }

        det *= A[i][i];
        T c = T(1) / A[i][i];
        for (int j = 0; j < N; j++)
            A[i][j] *= c, B[i][j] *= c;

        for (int j = 0; j < N; j++)
            if (j != i)
            {
                T c = A[j][i];
                for (int k = 0; k < N; k++)
                    A[j][k] -= A[i][k] * c, B[j][k] -= B[i][k] * c;
            }
    }

    for (auto &y : B)
        for (T &x : y)
            x = -x;

    auto f = char_poly(B);
    for (T &x : f)
        x *= det;

    f.erase(f.begin(), f.begin() + nu);
    f.resize(N + 1);
    return f;
}

#include <iostream>
#include <atcoder/modint>

using namespace std;
using Mint = atcoder::modint998244353;

int main()
{
    ios::sync_with_stdio(false);
    cin.tie(0);

    int N;
    cin >> N;
    vector<vector<Mint>> A(N, vector<Mint>(N)), B = A;
    for (auto &y : B)
        for (auto &x : y)
        {
            int v;
            cin >> v;
            x = v;
        }
    for (auto &y : A)
        for (auto &x : y)
        {
            int v;
            cin >> v;
            x = v;
        }

    auto poly = det_linear(A, B);
    for (auto v : poly)
        cout << v.val() << endl;
}
0