#include "bits/stdc++.h"

using namespace std;



struct matrix
{

    vector<vector<int> > tab;
    int n;
    int m;

    matrix ( )
    {    }
    matrix(int w1, int w2)
    : n{w1}, m{w2}
    {
        tab.resize(w1);
        for(int i=0; i<w1; i++) tab[i].resize(w2);
    }
};

// macierz jednostkowa
matrix jed(const int& n)
{
    matrix temp=matrix(n,n);
    for(int i=0; i<n; i++) temp.tab[i][i]=1;
    return temp;
}
//dodawanie macierzy
matrix operator + ( const matrix& m1, const matrix& m2 )
{
    if(m1.n!=m2.n || m1.m!=m2.m) throw runtime_error( "you cannot add two matrixes of different size!" );

    matrix res = matrix(m1.n, m1.m);

    for(int i=0; i<res.n; i++)
        for(int j=0; j<res.m; j++)
            res.tab[i][j]=m1.tab[i][j]+m2.tab[i][j];

    return res;
}
// odejmowanie macierzy
matrix operator - ( const matrix& m1, const matrix& m2 )
{
    if(m1.n!=m2.n || m1.m!=m2.m) throw runtime_error( "you cannot substract two matrixes of different size!" );

    matrix res= matrix(m1.n, m1.m);

    for(int i=0; i<res.n; i++)
        for(int j=0; j<res.m; j++)
            res.tab[i][j]=m1.tab[i][j]-m2.tab[i][j];

    return res;
}

//mnozenie macierzy przez stala
matrix operator * ( const int& c, const matrix& mat)
{
    matrix res= matrix(mat.n, mat.m);


    for(int i=0; i<res.n; i++)
        for(int j=0; j<res.m; j++)
            res.tab[i][j]=mat.tab[i][j]*c;

    return res;
}

//mnozenie macierzy przez macierz
matrix operator * ( const matrix& m1, const matrix& m2)
{
    if(m1.m!=m2.n) throw runtime_error( "you cannot multiply these matrixes!" );
    int x=m1.m;
    matrix res=matrix(m1.n, m2.m);

    for(int i=0; i<res.n; i++)
        for(int j=0; j<res.m; j++)
            for(int k=0; k<x; k++)
                res.tab[i][j]+=m1.tab[i][k]*m2.tab[k][j];

    return res;
}


//potegowanie macierzy
matrix operator ^ (const matrix& mat, const int& wykl)
{
    if(mat.n!=mat.m) throw runtime_error( "you can only raise a square matrix!" );

    if(!wykl) return jed(mat.n);
    else
    {
        if(wykl%2==1) return mat*(mat^(wykl-1));
        else if(wykl==1) return mat;
        else
        {
            return (mat^(wykl/2))*(mat^(wykl/2));
        }
    }
}

// wypisywanie
ostream& operator << ( ostream& stream, const matrix& mat )
{
    for(int i=0; i<mat.n; i++)
    {
        for(int j=0; j<mat.m; j++)
            stream << mat.tab[i][j] << " ";
        stream << "\n";
    }
  return stream;
}
//wczytywanie
istream& operator >> ( istream& stream, matrix& mat )
{

    stream >> mat.n >> mat.m;
    mat=matrix(mat.n, mat.m);
    for(int i=0; i<mat.n; i++)
    {
        for(int j=0; j<mat.m; j++)
            stream >> mat.tab[i][j];
    }
  return stream;
}


int main()
{
    int wykladnik;
    matrix x, y;
    cout << "Podaj wymiary i macierz nr1 \n";
    cin >> x;
    cout << "Podaj wymiary i macierz nr2 \n";
    cin >> y;
    cout << "Podaj wykladnik potegi\n";
    cin >> wykladnik;
    cout << "Potegowanie:\n";
    cout << (x^wykladnik);
    cout << "Dodawanie:\n";
    cout << x+y;
    cout << "Mnozenie:\n";
    cout << x*y;
    cout << "Odejmowanie:\n";
    cout << x-y;

    return 0;
}