Description
四個機器人a b c d,在2 * 2的方格里,一開始四個機器人分別站在4個格子上,每一步機器人可以往臨近的一個格子移動或留在原地(同一個格子可以有多個機器人停留),經過n步後有多少種不同的走法,使得每個毯子上都有1機器人停留。由於方法數量巨大,輸出 Mod 10^9 + 7的結果。
題解
每個位置都是等價的,可以通過求解從第一個位置到另外的位置的方案數,然後枚舉最後每個機器人的位置,利用乘法原理求總方案數。
首先給每個位置編號,從上到下,從左到右爲0,1,2,3。定義
代碼
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<algorithm>
#define tt 1000000007
#define LL long long
using namespace std;
const int flag[4][4]={{1,1,1,0},
{1,1,0,1},
{1,0,1,1},
{0,1,1,1}};
struct matrix{
int n,m,a[4][4];
matrix operator *(const matrix b){
matrix c;
c.n=n;c.m=b.m;
memset(c.a,0,sizeof(c.a));
for(int i=0;i<n;i++)
for(int j=0;j<b.m;j++)
for(int k=0;k<m;k++) (c.a[i][j]+=(LL)a[i][k]*b.a[k][j]%tt)%=tt;
return c;
}
}A,ans;
int n;
LL anss;
bool vis[4];
matrix power(matrix x,int y){
matrix w=x,sum;
memset(sum.a,0,sizeof(sum.a));
sum.n=sum.m=4;
for(int i=0;i<4;i++)sum.a[i][i]=1;
while(y){
if(y&1)sum=sum*w;
y>>=1;w=w*w;
}
return sum;
}
int main(){
freopen("machinrium.in","r",stdin);
freopen("machinrium.out","w",stdout);
scanf("%d",&n);
A.n=A.m=4;memcpy(A.a,flag,sizeof(flag));
ans.n=1;ans.m=4;ans.a[0][1]=1;
ans=ans*power(A,n);
for(int i=0;i<4;i++)
for(int j=0;j<4;j++)
for(int k=0;k<4;k++)
for(int t=0;t<4;t++){
memset(vis,1,sizeof(vis));
vis[i%4]=0;if(!vis[(1+j)%4])continue;
vis[(1+j)%4]=0;if(!vis[(2+k)%4])continue;
vis[(2+k)%4]=0;if(!vis[(3+t)%4])continue;
(anss+=(LL)ans.a[0][i]*ans.a[0][j]%tt*ans.a[0][k]%tt*ans.a[0][t]%tt)%=tt;
}
printf("%lld\n",anss);
return 0;
}