結果
問題 | No.2589 Prepare Integers |
ユーザー | ecottea |
提出日時 | 2023-12-20 19:00:15 |
言語 | C++17 (gcc 12.3.0 + boost 1.83.0) |
結果 |
AC
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実行時間 | 597 ms / 2,000 ms |
コード長 | 18,748 bytes |
コンパイル時間 | 5,346 ms |
コンパイル使用メモリ | 278,220 KB |
実行使用メモリ | 6,944 KB |
最終ジャッジ日時 | 2024-09-27 09:59:27 |
合計ジャッジ時間 | 8,881 ms |
ジャッジサーバーID (参考情報) |
judge5 / judge3 |
(要ログイン)
テストケース
テストケース表示入力 | 結果 | 実行時間 実行使用メモリ |
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testcase_17 | AC | 84 ms
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ソースコード
#ifndef HIDDEN_IN_VS // 折りたたみ用 // 警告の抑制 #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS // ライブラリの読み込み #include <bits/stdc++.h> using namespace std; // 型名の短縮 using ll = long long; using ull = unsigned long long; // -2^63 ~ 2^63 = 9 * 10^18(int は -2^31 ~ 2^31 = 2 * 10^9) using pii = pair<int, int>; using pll = pair<ll, ll>; using pil = pair<int, ll>; using pli = pair<ll, int>; using vi = vector<int>; using vvi = vector<vi>; using vvvi = vector<vvi>; using vvvvi = vector<vvvi>; using vl = vector<ll>; using vvl = vector<vl>; using vvvl = vector<vvl>; using vvvvl = vector<vvvl>; using vb = vector<bool>; using vvb = vector<vb>; using vvvb = vector<vvb>; using vc = vector<char>; using vvc = vector<vc>; using vvvc = vector<vvc>; using vd = vector<double>; using vvd = vector<vd>; using vvvd = vector<vvd>; template <class T> using priority_queue_rev = priority_queue<T, vector<T>, greater<T>>; using Graph = vvi; // 定数の定義 const double PI = acos(-1); const vi DX = { 1, 0, -1, 0 }; // 4 近傍(下,右,上,左) const vi DY = { 0, 1, 0, -1 }; int INF = 1001001001; ll INFL = 4004004003104004004LL; // (int)INFL = 1010931620; // 入出力高速化 struct fast_io { fast_io() { cin.tie(nullptr); ios::sync_with_stdio(false); cout << fixed << setprecision(18); } } fastIOtmp; // 汎用マクロの定義 #define all(a) (a).begin(), (a).end() #define sz(x) ((int)(x).size()) #define lbpos(a, x) (int)distance((a).begin(), std::lower_bound(all(a), x)) #define ubpos(a, x) (int)distance((a).begin(), std::upper_bound(all(a), x)) #define Yes(b) {cout << ((b) ? "Yes\n" : "No\n");} #define YES(b) {cout << ((b) ? "YES\n" : "NO\n");} #define rep(i, n) for(int i = 0, i##_len = int(n); i < i##_len; ++i) // 0 から n-1 まで昇順 #define repi(i, s, t) for(int i = int(s), i##_end = int(t); i <= i##_end; ++i) // s から t まで昇順 #define repir(i, s, t) for(int i = int(s), i##_end = int(t); i >= i##_end; --i) // s から t まで降順 #define repe(v, a) for(const auto& v : (a)) // a の全要素(変更不可能) #define repea(v, a) for(auto& v : (a)) // a の全要素(変更可能) #define repb(set, d) for(int set = 0, set##_ub = 1 << int(d); set < set##_ub; ++set) // d ビット全探索(昇順) #define repis(i, set) for(int i = lsb(set), bset##i = set; i >= 0; bset##i -= 1 << i, i = lsb(bset##i)) // set の全要素(昇順) #define repp(a) sort(all(a)); for(bool a##_perm = true; a##_perm; a##_perm = next_permutation(all(a))) // a の順列全て(昇順) #define smod(n, m) ((((n) % (m)) + (m)) % (m)) // 非負mod #define uniq(a) {sort(all(a)); (a).erase(unique(all(a)), (a).end());} // 重複除去 #define EXIT(a) {cout << (a) << endl; exit(0);} // 強制終了 #define inQ(x, y, u, l, d, r) ((u) <= (x) && (l) <= (y) && (x) < (d) && (y) < (r)) // 矩形内判定 // 汎用関数の定義 template <class T> inline ll pow(T n, int k) { ll v = 1; rep(i, k) v *= n; return v; } template <class T> inline bool chmax(T& M, const T& x) { if (M < x) { M = x; return true; } return false; } // 最大値を更新(更新されたら true を返す) template <class T> inline bool chmin(T& m, const T& x) { if (m > x) { m = x; return true; } return false; } // 最小値を更新(更新されたら true を返す) template <class T> inline T get(T set, int i) { return (set >> i) & T(1); } // 演算子オーバーロード template <class T, class U> inline istream& operator>>(istream& is, pair<T, U>& p) { is >> p.first >> p.second; return is; } template <class T> inline istream& operator>>(istream& is, vector<T>& v) { repea(x, v) is >> x; return is; } template <class T> inline vector<T>& operator--(vector<T>& v) { repea(x, v) --x; return v; } template <class T> inline vector<T>& operator++(vector<T>& v) { repea(x, v) ++x; return v; } #endif // 折りたたみ用 #if __has_include(<atcoder/all>) #include <atcoder/all> using namespace atcoder; #ifdef _MSC_VER #include "localACL.hpp" #endif //using mint = modint1000000007; //using mint = modint998244353; using mint = modint; // mint::set_mod(m); namespace atcoder { inline istream& operator>>(istream& is, mint& x) { ll x_; is >> x_; x = x_; return is; } inline ostream& operator<<(ostream& os, const mint& x) { os << x.val(); return os; } } using vm = vector<mint>; using vvm = vector<vm>; using vvvm = vector<vvm>; using vvvvm = vector<vvvm>; #endif #ifdef _MSC_VER // 手元環境(Visual Studio) #include "local.hpp" #else // 提出用(gcc) inline int popcount(int n) { return __builtin_popcount(n); } inline int popcount(ll n) { return __builtin_popcountll(n); } inline int lsb(int n) { return n != 0 ? __builtin_ctz(n) : -1; } inline int lsb(ll n) { return n != 0 ? __builtin_ctzll(n) : -1; } inline int msb(int n) { return n != 0 ? (31 - __builtin_clz(n)) : -1; } inline int msb(ll n) { return n != 0 ? (63 - __builtin_clzll(n)) : -1; } #define dump(...) #define dumpel(v) #define dump_list(v) #define dump_mat(v) #define input_from_file(f) #define output_to_file(f) #define Assert(b) { if (!(b)) while (1) cout << "OLE"; } #endif //【行列】 /* * Matrix<T>(int n, int m) : O(n m) * n×m 零行列で初期化する. * * Matrix<T>(int n) : O(n^2) * n×n 単位行列で初期化する. * * Matrix<T>(vvT a) : O(n m) * 二次元配列 a[0..n)[0..m) の要素で初期化する. * * bool empty() : O(1) * 行列が空かを返す. * * A + B : O(n m) * n×m 行列 A, B の和を返す.+= も使用可. * * A - B : O(n m) * n×m 行列 A, B の差を返す.-= も使用可. * * c * A / A * c : O(n m) * n×m 行列 A とスカラー c のスカラー積を返す.*= も使用可. * * A * x : O(n m) * n×m 行列 A と n 次元列ベクトル x の積を返す. * * x * A : O(n m) * m 次元行ベクトル x と n×m 行列 A の積を返す. * * A * B : O(n m l) * n×m 行列 A と m×l 行列 B の積を返す. * * Mat pow(ll d) : O(n^3 log d) * 自身を d 乗した行列を返す. */ template <class T> struct Matrix { int n, m; // 行列のサイズ(n 行 m 列) vector<vector<T>> v; // 行列の成分 // n×m 零行列で初期化する. Matrix(int n, int m) : n(n), m(m), v(n, vector<T>(m)) {} // n×n 単位行列で初期化する. Matrix(int n) : n(n), m(n), v(n, vector<T>(n)) { rep(i, n) v[i][i] = T(1); } // 二次元配列 a[0..n)[0..m) の要素で初期化する. Matrix(const vector<vector<T>>& a) : n(sz(a)), m(sz(a[0])), v(a) {} Matrix() : n(0), m(0) {} // 代入 Matrix(const Matrix&) = default; Matrix& operator=(const Matrix&) = default; // アクセス inline vector<T> const& operator[](int i) const { return v[i]; } inline vector<T>& operator[](int i) { // verify : https://judge.yosupo.jp/problem/matrix_product // inline を付けて [] でアクセスするとなぜか v[] への直接アクセスより速くなった. return v[i]; } // 入力 friend istream& operator>>(istream& is, Matrix& a) { rep(i, a.n) rep(j, a.m) is >> a.v[i][j]; return is; } // 行の追加 void push_back(const vector<T>& a) { Assert(sz(a) == m); v.push_back(a); n++; } // 行の削除 void pop_back() { Assert(n > 0); v.pop_back(); n--; } void resize(int n_) { v.resize(n_); n = n_; } // 空か bool empty() const { return min(n, m) == 0; } // 比較 bool operator==(const Matrix& b) const { return n == b.n && m == b.m && v == b.v; } bool operator!=(const Matrix& b) const { return !(*this == b); } // 加算,減算,スカラー倍 Matrix& operator+=(const Matrix& b) { rep(i, n) rep(j, m) v[i][j] += b[i][j]; return *this; } Matrix& operator-=(const Matrix& b) { rep(i, n) rep(j, m) v[i][j] -= b[i][j]; return *this; } Matrix& operator*=(const T& c) { rep(i, n) rep(j, m) v[i][j] *= c; return *this; } Matrix operator+(const Matrix& b) const { return Matrix(*this) += b; } Matrix operator-(const Matrix& b) const { return Matrix(*this) -= b; } Matrix operator*(const T& c) const { return Matrix(*this) *= c; } friend Matrix operator*(const T& c, const Matrix<T>& a) { return a * c; } Matrix operator-() const { return Matrix(*this) *= T(-1); } // 行列ベクトル積 : O(m n) vector<T> operator*(const vector<T>& x) const { vector<T> y(n); rep(i, n) rep(j, m) y[i] += v[i][j] * x[j]; return y; } // ベクトル行列積 : O(m n) friend vector<T> operator*(const vector<T>& x, const Matrix& a) { vector<T> y(a.m); rep(i, a.n) rep(j, a.m) y[j] += x[i] * a[i][j]; return y; } // 積:O(n^3) Matrix operator*(const Matrix& b) const { // verify : https://judge.yosupo.jp/problem/matrix_product Matrix res(n, b.m); rep(i, res.n) rep(j, res.m) rep(k, m) res[i][j] += v[i][k] * b[k][j]; return res; } Matrix& operator*=(const Matrix& b) { *this = *this * b; return *this; } // 累乗:O(n^3 log d) Matrix pow(ll d) const { // verify : https://judge.yosupo.jp/problem/pow_of_matrix Matrix res(n), pow2 = *this; while (d > 0) { if (d & 1) res *= pow2; pow2 *= pow2; d /= 2; } return res; } #ifdef _MSC_VER friend ostream& operator<<(ostream& os, const Matrix& a) { rep(i, a.n) { os << "["; rep(j, a.m) os << a[i][j] << " ]"[j == a.m - 1]; if (i < a.n - 1) os << "\n"; } return os; } #endif }; //【桁の数の取得(桁数固定)】O(log n) /* * n を len 桁で b 進表記したときの桁の数字を上位桁から順に並べたリストを返す. * * 制約:|b| ≧ 2 */ vm integer_digits(ll n, int len, int b = 10) { // verify : https://yukicoder.me/problems/no/327 Assert(abs(b) >= 2); // mod |b| を取れば最下位桁から順に決定していく. vm ds(len); rep(i, len) { int d = smod(n, abs(b)); ds[len - 1 - i] = d; n = (n - d) / b; } return ds; } //【階段行列】O(n^2 m) /* * 行基本変形で n×m 行列 mat を階段行列に変形する. * 最も右下のピボットの位置 (i, j) を返す.零行列なら (-1, -1) を返す. */ template <class T> pii reduced_row_echelon_form(Matrix<T>& mat) { int n = mat.n, m = mat.m; auto& v = mat.v; // 直前に見つけたピボットの位置 int pi = -1, pj = -1; // 注目位置を (i, j)(i 行目かつ j 列目)とする. int i = 0, j = 0; while (i < n && j < m) { // 同じ列の下方の行から非 0 成分を見つける. int i2 = i; while (i2 < n && v[i2][j] == 0) i2++; // 見つからなかったら注目位置を右に移す. if (i2 == n) { j++; continue; } // 見つかったら第 i 行とその行を入れ替える. pi = i; pj = j; if (i != i2) swap(v[i], v[i2]); // v[i][j] が 1 になるよう行全体を v[i][j] で割る. T vij_inv = T(1) / v[i][j]; repi(j2, j, m - 1) v[i][j2] *= vij_inv; // v[i][j] より下方の行の成分が全て 0 になるよう i 行目を定数倍して減じる. repi(i2, i + 1, n - 1) { T mul = v[i2][j]; repi(j2, j, m - 1) v[i2][j2] -= v[i][j2] * mul; } //// v[i][j] より上方の行の成分も全て 0 にしたい場合はこれも実行する. //repi(i2, 0, i - 1) { // T mul = v[i2][j]; // repi(j2, j, m - 1) v[i2][j2] -= v[i][j2] * mul; //} // 注目位置を右下に移す. i++; j++; } return { pi, pj }; } //【桁の数からの復元】O(n) /* * b 進表記で上位桁から順に ds[0..n) が並んだ数の値を返す. */ ll from_digits(const vm& ds, ll b = 10) { // verify : https://atcoder.jp/contests/abc105/tasks/abc105_c int n = sz(ds); ll res = 0, powb = 1; repir(i, n - 1, 0) { res += ds[i].val() * powb; powb *= b; } return res; } //【めぐる式二分探索】O(log|ok - ng|) /* * 条件 okQ() を満たす要素 ok と満たさない要素 ng との境界を二分探索する. * 境界に隣り合うような条件を満たす要素(ok 側)の位置を返す. */ template <class T, class FUNC> T meguru_search(T ok, T ng, const FUNC& okQ) { // 参考 : https://twitter.com/meguru_comp/status/697008509376835584 // verify : https://atcoder.jp/contests/typical90/tasks/typical90_a // 境界が決定するまで while (abs(ok - ng) > 1) { // 区間の中間 T mid = (ok + ng) / 2; // 中間が OK かどうかに応じて区間を縮小する. if (okQ(mid)) ok = mid; else ng = mid; } return ok; /* okQ の定義の雛形 auto okQ = [&](ll x) { return true || false; }; */ } // とりあえず k が素数なら線形代数でいいはずなので,そこまでをチェックする. void WA() { int k, q; cin >> k >> q; mint::set_mod(k); int m = 0; int tmp = (int)1e9; while (tmp > 0) { m++; tmp /= k; } Matrix<mint> bases(0, m); rep(hoge, q) { int tp; ll x; cin >> tp >> x; if (tp == 1) { auto ds = integer_digits(x, m, k); bases.push_back(ds); auto [pi, pj] = reduced_row_echelon_form(bases); if (pi != bases.n - 1) bases.pop_back(); dump(bases); } else if (tp == 2) { x--; if (x >= pow(k, bases.n)) { cout << -1 << endl; continue; } auto ds = integer_digits(x, bases.n, k); vm coefs(m); int j = 0; rep(i, bases.n) { while (bases[i][j] == 0) j++; mint c = -coefs[j] + ds[i]; rep(j2, m) coefs[j2] += bases[i][j2] * c; dump(coefs); } ll res = from_digits(coefs, k); cout << res << endl; } else { if (x >= pow(k, m)) { cout << pow(k, bases.n) << endl; continue; } // y 番目(0-indexed)の数が x 以下か auto okQ = [&](ll y) { auto ds = integer_digits(y, bases.n, k); vm coefs(m); int j = 0; rep(i, bases.n) { while (bases[i][j] == 0) j++; mint c = -coefs[j] + ds[i]; rep(j2, m) coefs[j2] += bases[i][j2] * c; } ll res = from_digits(coefs, k); return res <= x; }; auto y = meguru_search(0LL, pow(k, bases.n), okQ); cout << y + 1 << endl; } } } //【階段行列】O(n^2 m)(の改変) /* * 行基本変形で n×m 行列 mat を階段行列に変形する. * 最も右下のピボットの位置 (i, j) を返す.零行列なら (-1, -1) を返す. */ template <class T> pii reduced_row_echelon_form2(Matrix<T>& v) { // 直前に見つけたピボットの位置 int pi = -1, pj = -1; // 注目位置を (i, j)(i 行目かつ j 列目)とする. int i = 0, j = 0; while (i < v.n && j < v.m) { // 同じ列の下方の行から非 0 成分を見つける. int i2 = i; while (i2 < v.n && v[i2][j] == 0) i2++; // 見つからなかったら注目位置を右に移す. if (i2 == v.n) { j++; continue; } // 見つかったら第 i 行とその行を入れ替える. pi = i; pj = j; if (i != i2) swap(v[i], v[i2]); // v[i][j] が gcd( v[0..n)[j] ) に等しくなるよう調整する. int g = gcd((int)v[i][j].val(), (int)mint::mod()); int v_inv = (int)inv_mod((int)v[i][j].val() / g, (int)mint::mod() / g); if (gcd(v_inv, (int)mint::mod()) != 1) v_inv += (int)mint::mod() / g; repi(j2, j, v.m - 1) v[i][j2] *= v_inv; int vij = v[i][j].val(); while (i2 < v.n) { int vi2j = v[i2][j].val(); int g = gcd(vij, vi2j); while (vij != g) { int q = vi2j / vij; repi(j2, j, v.m - 1) v[i2][j2] -= q * v[i][j2]; vi2j -= q * vij; swap(v[i], v[i2]); swap(vij, vi2j); } i2++; } // v[i][j] が 1 でない場合は行を追加する. if (v[i][j] != 1) { int c = (int)mint::mod() / (int)v[i][j].val(); vm seq(v.m); repi(j2, j + 1, v.m - 1) seq[j2] = v[i][j2] * c; v.push_back(seq); } // v[i][j] より下方の行の成分が全て 0 になるよう i 行目を定数倍して減じる. repi(i2, i + 1, v.n - 1) { mint mul = v[i2][j].val() / vij; repi(j2, j, v.m - 1) v[i2][j2] -= v[i][j2] * mul; } // 注目位置を右下に移す. i++; j++; dumpel(v.v); dump(""); } v.resize(pi + 1); return { pi, pj }; } //【数 → 混合基数表示】 /* * 最下位を 0 桁目とし,[0..n) 桁目が b[0..n) 未満の非負整数で与えられる混合基数について, * 値 val を混合基数表示したときの i 桁目の数字を d[i] に格納し d[0..n) を返す. */ template <class T> vector<T> mixed_radix_form(const vector<T>& b, ll val, bool& fail) { // verify : https://atcoder.jp/contests/abc231/tasks/abc231_e int n = sz(b); vector<T> d(n); rep(i, n) { d[n - 1 - i] = (T)(val % b[n - 1 - i]); val /= b[n - 1 - i]; } if (val > 0) fail = true; return d; } int main() { input_from_file("input.txt"); output_to_file("output.txt"); // mute_dump = true; int k, q; cin >> k >> q; mint::set_mod(k); int m = 0; int tmp = (int)1e9; while (tmp > 0) { m++; tmp /= k; } Matrix<mint> bases(0, m); rep(hoge, q) { int tp; ll x; cin >> tp >> x; dump("- - - - - - - - - -"); dump(tp, x); if (tp == 1) { auto ds = integer_digits(x, m, k); bases.push_back(ds); dump(bases); auto [pi, pj] = reduced_row_echelon_form2(bases); dump(bases); } else if (tp == 2) { x--; vi wgt; int j = 0; rep(i, bases.n) { while (bases[i][j] == 0) j++; Assert(k % bases[i][j].val() == 0); wgt.push_back(k / bases[i][j].val()); } dump(wgt); bool fail = false; auto ds = mixed_radix_form(wgt, x, fail); dump(ds); if (fail) { // dump_mat(bases.v); // exit(0); cout << -1 << endl; continue; } vm coefs(m); j = 0; rep(i, bases.n) { while (bases[i][j] == 0) j++; // coefs[j] + t bases[i][j] mod k を昇順 ds[i] 番目にする t がほしい int t = smod(ds[i] - ((int)coefs[j].val() / (int)bases[i][j].val()), wgt[i]); dump(t); rep(j2, m) coefs[j2] += t * bases[i][j2]; dump(coefs); } ll res = from_digits(coefs, k); cout << res << endl; } else { vi wgt; int j = 0; rep(i, bases.n) { while (bases[i][j] == 0) j++; Assert(k % bases[i][j].val() == 0); wgt.push_back(k / bases[i][j].val()); } ll x_max = 1; repe(w, wgt) x_max *= w; if (x >= pow(k, m)) { cout << x_max << endl; continue; } // y 番目(0-indexed)の数が x 以下か auto okQ2 = [&](ll y) { bool fail = false; auto ds = mixed_radix_form(wgt, y, fail); //dump(ds); vm coefs(m); j = 0; rep(i, bases.n) { while (bases[i][j] == 0) j++; // coefs[j] + t bases[i][j] mod k を昇順 ds[i] 番目にする t がほしい int t = smod(ds[i] - ((int)coefs[j].val() / (int)bases[i][j].val()), wgt[i]); rep(j2, m) coefs[j2] += t * bases[i][j2]; //dump(coefs); } ll res = from_digits(coefs, k); return res <= x; }; auto y = meguru_search(0LL, x_max, okQ2); cout << y + 1 << endl; } } }