知識點簡單總結 斯特林數 斯特林反演

2022-05-09 19:39:10 字數 2502 閱讀 1929

第一類斯特林數: $ n $ 元置換分解為 $ k $ 個獨立輪換的方案數,即:

\[\begin n \\ k \end =

( n - 1 ) \begin n - 1 \\ k \end +

\begin n - 1 \\ k - 1 \end.

\]第二類斯特林數: $ n $ 個元素分成 $ k $ 個非空集合的方案數,即:

\[\begin n \\ k \end =

k \begin n - 1 \\ k \end +

\begin n - 1 \\ k - 1 \end.

\]下降冪:

\[x^ } = x( x- 1 ) \cdots ( x - n + 1 ).

\]上公升冪:

\[x^ } = x( x + 1 ) \cdots ( x + n - 1 ).

\]以下給出的公式不予證明(咕了)。

反轉公式:

\[\sum\limits_ \begin n \\ i \end \begin i \\ m \end ( -1 )^ = [ n == m ] \\

\sum\limits_ \begin n \\ i \end \begin i \\ m \end ( -1 )^ = [ n == m ]

\]借助反轉公式容易證明以下三個等式:

\[\begin

x^ } = \sum_^ (-1)^ \begin n \\ k \end x^

& \longleftrightarrow x^ = \sum_^ \begin n \\ k \end x^ } \\

x^ } = \sum_^ \begin n \\ k \end x^

& \longleftrightarrow x^ = \sum_^ (-1)^ \begin n \\ k \end x^ } \\

x^ } = \sum_^ l( n , k ) x^ }

& \longleftrightarrow x^ } = \sum_^ ( -1 )^ l( n , k ) x^ }

\end

\]其中 $ l( n , m ) = \sum\limits_ \begin n \newline i \end \begin i \newline m \end = \binom \frac $ 。

而且以上三種關係均可以擴充套件到任意的 $ f( n ) , g( n ) $ 。

第一類斯特林數-行

眾所周知的有

\[x^ } = \sum\limits_^ \begin n \\ k \end x^

\]所以就是求 $ x^ } $ 。

考慮倍增,每次相當於是由 $ f( x ) $ 求 $ f( x + m ) $ 。

設 $ a_ = [ x^ ] f( x ) $ ,有

\[\begin

f( x + m ) &= \sum\limits_^ a_ ( x + m )^ \\

&= \sum\limits_^ a_ \sum\limits_^ x^ m^ \binom \\

&= \sum\limits_^ \frac } \sum\limits_^ i!a_ \frac }

\end

\]把後面的 $ i!a_ $ 反過來再卷積就好。

第一類斯特林數-列

生成函式。

強制環有標號,單個的egf $ f( x ) = \sum\limits_ ( i - 1 )! \frac } $ 。

m個是 $ g( x ) = f^( x ) $ 。

快速冪之後除回去 $ m! $ 就好。

但注意由於 $ f( 0 ) $ 不能為 $ 0 $ ,所以要先平移計算完後在算回去。

第二類斯特林數-行

眾所周知的有

\[\begin

m^ &= \sum\limits_^ \begin n \\ k \end m^ } \\

&= \sum\limits_^ \begin n \\ k \end \binom k! \\

&= \sum\limits_^ \begin n \\ k \end \binom k! \\

\end\]設

\[f( m ) =m^ , g(m) = \begin n \\ m \end m!

\]二項式反演變成

\[\begin

\begin n \\ m \end m!

&= \sum\limits_^ \binom k^ ( -1 )^ \\

\begin n \\ m \end

&= \sum\limits_^ \frac } \frac }

\end

\]直接上fft卷就好。

第二類斯特林數-列

直接從生成函式的角度考慮。

先強制集合有標號,計算其egf $ f( x ) = e^ - 1 $ 。

m個集合的答案就是 $ g( x ) = f^( x ) $ 。

直接多項式快速冪。

最後再除回去 $ m! $ 。

關於 $ f( 0 ) $ 不能為 $ 0 $ 的處理方法同上。

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