組合計數筆記

2021-07-13 13:56:11 字數 2760 閱讀 3726

ck

n=n!

k!∗(

n−k)

! ck

n=ck

n−1+

ck−1

n−1

ck+1

n=n−

kk+1

ckn

n個數進行排列,每個數都不在自己的位置上的方案數 dn

=(n−

1)∗(

dn−1

+dn−

2)推導:

對於第

n 個數,不放在

n位置,一共有 (n

−1) 種情況 第 n

個數放定後,假設放在

k上,考慮第

k 個數

1. 放在

n位置上,則剩下 n−

2 個數,錯排數 dn

−22. 不放在

n 位置上,則剩下 n−

1個數 將第k

個數的原本位置當做

n(不放在

n 位置上),錯排數 dn

−1所以 dn=

(n−1

)∗(d

n−1+

dn−2

) 其中d

0=1 , d1

=0

1) 將

n 個小球,放入

k個盒子裡,每個盒子不為空,求方案數 ck

−1n−

1 將

n 個小球排成一行,中間插入 k−

1個隔板,隔板插入的位置有 n−

1 個

故從 n−1

個位置中選擇 k-1個,方案數為 ck

−1n−

1 2) 將

n 個小球,放入

k個盒子裡,允許盒子為空,求方案數 ck

−1n+

k−1

與上種情況基本相同,但允許盒子為空,所以人為在每個盒子裡先加乙個球

這樣問題就轉化為上種情況,計算出方案後,再把加的球拿掉,方案數不變

這樣就有 n+

k 個球,從 n+

k−1 個位置中選擇 k−

1 個隔板

n 個不相同的球,從中取

k個,可以重複取,問方案數 cn

−1n+

k−1

可以看作是

n 個盒子,放入

k個球,乙個盒子裡的球數代表這個數被取了多少次

用隔板法求解c(

n,k)

%p=c

(n%p

,k%p

)×c(

n/p,

k/p)

雖說當

p 為質數時,組合數可以利用逆元 (

1)求得 但是當

n 和

k很大的時候,階乘逆元可能處理不了那麼多,所以就要利用 lucas定理。

這樣一來因為只需求 c(

n%p,

k%p)

,所以只需預處理到模數

p 的階乘即可。

其時間效率為 o(

log(

n)),

log 的底為模數 p

設有向無環的網格中,起點集為 u(

u1,u

2,..

.,un

),終點集為 v(

v1,v

2,..

.,vn

) 設 f

(u,v

) 為

u 到

v的路徑方案數,則起點集

u 到起點集

v的不相交路徑數為 de

t(m)

=∣∣∣

∣∣∣∣

f(u1

,v1)

f(u2

,v1)

⋮f(u

n,v1

)f(u

1,v2

)f(u

2,v2

)⋮f(

un,v

2)⋯⋯

⋱⋯f(

u1,v

n)f(

u2,v

n)⋮f

(un,

vn)∣

∣∣∣∣

∣∣這個行列式的值

具體證明方法好像是用容斥定理

乙個不嚴謹的證明:

設 σ(

v)為終點的乙個排列,σi

為排列的第

i 項

如果 i

ui到 vj

與uj到 vi

的路徑就必然產生至少乙個交錯點

這裡有乙個至少,所以容斥交點個數來計算總方案數

接下來用容斥定理來計算方案數,易得容斥過程中的某一項為 (−

1)t(

f(u1

,σ1)

+f(u

2,σ2

)...

+f(u

n,σn

))接下來就是確定這一項的符號,即

t 的奇偶性

而這與路徑的至少有幾個交點有關

根據上述,可以發現至少交點個數與σ(

v)中的逆序數有關 由於(

ui,v

i)這樣順序對應時(交點個數最少為 0),容斥的符號為正

所以觀察發現,

t 的奇偶性與逆序數的奇偶性一致

那麼這樣一來,可以將容斥的求和過程轉化為乙個行列式

容斥的計算複雜度為 o(

n!),而行列式的計算複雜度就降到了 o(

n3)

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