計數 組合數學總結

2022-03-01 06:43:17 字數 2841 閱讀 9827

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對計數,組合數學dp作總結,給出思路,狀態轉移方程,略去**,狀態初始值等。

1 劃分數

(1)m個不可區分的物品分成n份,每份的數量大於等於0,求劃分的方法數。

思路:1)若m < n, 則等價於m個物品劃分為m份。

2)否則,若至少存在1份數量為0,則相當於m個物品劃分為n - 1份;若每份數量大於等於1,則相當於m - n個物品劃分為n份。動態規劃或記憶化搜尋。

(2)整數劃分

n=x1 + x2 + ... + xi (1 <= xi <= n),則為n的乙個劃分。

如果中的最大值小於等於m,則為n的m劃分,記n的m劃分的個數為f(n,m)

求f(n, m)方法:

1)n = 1 或m = 1,則f(n, m) = 1

2)n < m,f(n, m ) = f(n, n)

3)n = m,f(n, m ) = f(n, n - 1) + 1

4)否則,f(n, m) = f(n - m, m) + f(n ,m - 1)

2 hdu1502 regular words

給定n,求n個a,n個b,n個c組成的串的任意字首中a的數量大於等於b的數量,b的數量大於等於c的數量的方法數,類似於卡特蘭數。

dp[i][j][k]表示a, b, c分別i, j, k個時的方法數,則:

dp[i][j][k] = dp[i - 1][j][k] + dp[i][j - 1][k] + dp[i][j][k - 1](i >= j >= k)

3 hdu1133 buy the ticket

m個人手持50元,n個人手持100元,買50元一張的票,售票員開始無零錢,求可行的排隊方法數。

方法1:

抽象為m個1,n個-1的序列,前k(k <= m + n)項和大於等於0的方法數乘以m! * n!。

dp[i][j]表示m個1,n個-1的序列,前k(k <= m + n)項和大於等於0的方法數,則:

dp[i][j] = dp[i - 1][j] + dp[i][j - 1](i >= j)

方法2:

思路來自:並給出證明

m個1,n個-1的序列,前k(k <= m + n)項和大於等於0的方法數等於c(m+n, n) - c(m+n, m+1),證明如下:

a為m個1,n個-1且不符合條件的序列數集合,b為m + 1個1,n - 1個-1的任意序列數集合。

(1)將a中任意序列的第乙個不符合條件的-1變為1,可得到b中一元素,且a中不同元素得到b中不同元素,故a包含於b

(2)將b中任意序列的第乙個1變為-1,可得到a中一元素,且b中不同元素得到a中不同元素,故b包含於a

綜上,集合a,b大小相等。故m個1,n個-1且不符合條件的序列數個數為c(m+n, m+1)。又任意序列方法數為c(m+n, n),故符合條件的為c(m+n, n) - c(m+n, m+1)。

4 可重組合

每個數可以選多次,從n個數中選k個數的方法數:

相當於方程x1 + x2 + ... + xn = k有多少組非負整數解。其中xi表示第i個數被選了多少次。引入輔助變數yi = xi + 1,則y1 + y2 + ...+ yn = n + k。問題轉化為求此方程的正整數解的個數。故方法數為c(n + k - 1, n - 1).

一棵樹有n種形態,m棵不考慮順序則有c(n + m  - 1, m)種形態(hdu1294 rooted trees problem)

5 有重複的組合數

poj1285 combinations, once again

n種物品,每種num[i]個,求取r個的方法數。

揹包思想,f[j]表示當前取j個數的方法數,則狀態轉移方程為:

f[j] += f[k](max(j - num[i], 0) <= k < j

)

外層迴圈

列舉物品,內層迴圈從大到小列舉空間,最內層列舉方法數。

6 全錯位排列

n個數(1 <= i <= n),任意數i不能排在第i位,求方法數。

1)容斥原理:

n! - c(n , 1) * (n - 1)! +  c(n , 2) * (n - 2)! -...... = n!(1/2! - 1/3! + ... + (-1)^n * 1/n!)

2)遞推公式:

f(1) = 0, f(2) = 1

f(n) = (n - 1) * (f(n - 1) + f(n - 2)) 

3)另一公式

簡化後的公式是f(n) = [n!/e+0.5]

(向下取整)

應用:hdu3010 n knight

7 偏序集 dilworth定理

鏈:若偏序集中的任意元素均可比較,稱之為鏈。

反鏈:若偏序集中的任意兩元素均不可比較,稱之為反鏈。

定理1:令是乙個有限偏序集,而設r是其最大鏈的大小。則x可以被劃分成r個且不能更少的反鏈。

其對偶定理稱為dilworth定理:

定理2:令是乙個有限偏序集,並令m是反鏈的最大大小。則x可以被劃分成m個但不能再少的鏈。

參考:《組合數學》

8 棋盤的完美覆蓋

m * n的棋盤可以用1 * b的格牌覆蓋當且僅當b是m或者n的乙個因子

更新中…………

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