dmitryAdams's blog

By dmitryAdams, history, 3 hours ago, In Russian

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)

  • Vote: I like it
  • 0
  • Vote: I do not like it