Всем от новичка до профессионала приходится иметь дело с модульной арифметикой в очень широком спектре задач, от хеширования строк, до подсчета дп на деревьях (да-да, сейчас кто-то скажет, что все сводится к хэшам и комбе, но тема от этого не менее часто встречается).
Мне же еще с самых первых дней в олимпиадном программировании не нравились задачи с модульной арифметикой, забудешь один раз ans %= MOD
; И сиди с WA, и, либо минусом по задаче, либо просто трать время на дебаг, поэтому всегда приходилось внимательно расписывать формулы. Однажды меня познакомили с хэшами и удобным способом их написания: функциями необходимыми, чтобы не забыть о модулях по типу add(x, y), sub(x, y) и mul(x, y). Код, хоть и стал выглядеть гораздо лучше, но все еще оставался нечитаемым, да и задумываться о прикладных мелочах, пока считаешь математику, не хочется, поэтому логическим продолжением данной темы с функциями (имхо) будет класс модульных интов. Я предлагаю следующую реализацию:
#include "iostream"
template<class T, T MOD>
class ModInt{
public:
ModInt(const T &x = T(0)) : x_(x % MOD) {}
friend ModInt& operator+=(ModInt &a, const ModInt &b){
a.x_ += b.x_;
if (a.x_ >= MOD) a.x_ -= MOD;
return a;
}
friend ModInt operator+(ModInt a, const ModInt &b){
return a += b;
}
friend ModInt& operator-=(ModInt &a, const ModInt &b){
a.x_ -= b.x_;
if (a.x_ < 0) a.x_ += MOD;
return a;
}
friend ModInt operator-(ModInt a, const ModInt &b){
return a -= b;
}
friend ModInt& operator*=(ModInt &a, const ModInt &b){
a.x_ = a.x_ * b.x_ % MOD;
return a;
}
friend ModInt& operator*(ModInt a, const ModInt &b){
return a *= b;
}
ModInt& operator=(const ModInt &b){
x_ = b.x_;
return *this;
}
friend std::istream &operator>>(std::istream &in, ModInt &a){
in >> a.x_;
a.x_ %= MOD;
return in;
}
friend std::ostream &operator<<(std::ostream &out, const ModInt &a){
out << a.x_;
return out;
}
ModInt& operator++(){
++x_;
if (x_ == MOD) x_ = 0;
return *this;
}
ModInt& operator--(){
--x_;
if (x_ == -1) x_ = MOD - 1;
return *this;
}
ModInt operator++(int ){
ModInt old = *this;
++x_;
if (x_ == MOD) x_ = 0;
return old;
}
ModInt operator--(int ){
ModInt old = *this;
--x_;
if (x_ == -1) x_ = MOD - 1;
return old;
}
private:
T x_;
};
Теперь все, что вам нужно сделать в задаче, чтобы ваш ответ считался по модулю — это написать:
#define int ModInt<int64_t, 998244353>
WARNING: Константы по типу INF или подобные могут испортиться, думайте, когда используете этот define
Да, такой #define
использовать плохо, но кто мне запретит. Конечно, теперь решение работает незначительно медленнее, например, потому что счетчики в циклах for теперь тоже работают по модулю (а вы их 100% часто используете), но, если вам не нужно пихать задачу, то жизнь вам это хуже не сделает.
Плюсы:
1) Хэши теперь можно писать почти как в 2009, когда еще не был известен anti-hash test против модулей 2^k
2) Любую комбинаторику из тетрадки можно просто перенести в код без лишней мороки
Минусы:
1) Незначительно ухудшает скорость программы
Лично для меня + сильно перевешивают -. Если придется загонять задачу, то, скорее всего, так и так придется хардкодить. Здесь же сильно упрощена работа с любой арифметикой и код становится гораздо более читаемым.
Далее можно развить класс, добавив модульное деление, т.е. умножение на обратное по модулю, но это я уже оставлю в качестве тривиального упражнения читателю)
В заключение: Конечно, на туре такое писать вряд ли быстрее, чем написать пару функций или, вообще, все считать в одной строке, но не всегда цель — решить задачу как можно быстрее, иногда этим процессом хочется насладиться, или для поиска бага повысить читаемость кода, да и не всегда пишешь задачи в какой-то ограниченный по времени тур, иногда закинуть готовый шаблон гораздо приятнее, чем переписывать все формулы по модулю на фул)