一、常考點
含有相同元素的全排列:例如2個a,3個b,4個c可以組成多少個不同的字符串?9!/2!/3!/4!。
n個人的全排列:排成一排爲n!,排成一圈且考慮旋轉帶來的差異也爲n!,排成一圈但不考慮旋轉差異則爲(n-1)!。
二、普通排列組合練習題
1、X*Y的方格陣中,從左上角走到右下角,每次只能走一格且只能向右走或向下走,有多少種走法
解法:向右一定走Y-1步,向下一定走X-1步,總共要走X+Y-2步,走法有C(X+Y-2,X-1)種。
當n<=10時:
組合數的計算方法一(利用遞歸公式):
class
Robot
{
public
:
int
C(
int
n,
int
m)
{
if
(m
==
1
)
return
n;
if
(m
== n || m ==
0
)
return
1
;
return
C(n-
1
,m-
1
)+C(n-
1
,m);
}
int
countWays(
int
x,
int
y)
{
return
C(x+y-
2
,x-
1
);
}
};
public:
int countWays(int x, int y) {
int n1 = 1,n2 = 1;
for (int i = 1,j = x+y-2;i <= x-1;i++,j--) {
n1 *= i;
n2 *= j;
}
return n2/n1;
}
};
解法:
class
StandInLine
{
public
:
// 計算組合數
int
C(
int
n,
int
m)
{
if
(m
==
1
)
return
n;
if
(m
== n || m ==
0
)
return
1
;
return
C(n-
1
,m-
1
)+C(n-
1
,m);
}
// 計算階乘
int
A(
int
n,
int
m)
{
int
res
=
1
;
for
(
int
i
= n;i > n-m;i--) {
res
*= i;
}
return
res;
}
vector<
int
>
getWays(
int
n,
int
a,
int
b)
{
vector<
int
>
res;
res.push_back(A(n-
2
,n-
2
)*(C(n-
1
,
2
)+C(n-
1
,
1
)));
res.push_back(A(n-
1
,n-
1
));
return
res;
}
};
4、n顆相同的糖果,分給m個人,每人至少一顆,問有多少種分法。
解法:○○|○○○○○|○○○這10顆糖中間有9個空,插兩個隔板,分成3分,有C(9,2)種分法。
class
Distribution
{
public
:
int
Comb(
int
n,
int
m)
{
if
(n
==
0
&&
m ==
0
)
return
1
;
if
(m
==
1
)
return
n;
if
(m
== n || m ==
0
)
return
1
;
return
Comb(n-
1
,m-
1
)+Comb(n-
1
,m);
}
int
getWays(
int
n,
int
m)
{
return
Comb(n-
1
,m-
1
);
}
};
三、複雜排列組合練習題
1、卡特蘭數
當問題可以表示成以下兩種形式時,就是卡特蘭數問題。f(n)= C(2*n,n)/(n+1)。
①f(n) = f(0)*f(n-1)+ f(1)*f(n-2)+……+ f(n-2)*f(1)+ f(n-1)*f(0);
②f(n) = C(2*n,n)-C(2*n,n+1)。
解法:將左括號記爲1,右括號記爲-1,則n對左右括號的序列就是1、-1序列,從左到右遍歷該序列,並將遍歷元素值疊加記爲sum,假設遍歷到第j個時sum=0說明在j的左邊除了與j配對的括號對合法外,已遍歷的j/2-1對括號也是合法的括號序列,剩下的(2n-j)/2對括號也是合法的括號序列,則這種情況的組合總數爲f(j/2-1)*f(n-j/2),依次類推可知f(n)
= f(0)*f(n-1)+ f(1)*f(n-2)+……+f(j/2-1)*f(n-j/2)+……+ f(n-2)*f(1)+ f(n-1)*f(0) = C(2*n,n)/(n+1)。
class
Parenthesis
{
public
:
int
Comb(
int
n,
int
m)
{
if
(n
==
0
)
return
0
;
if
(m
==
1
)
return
n;
if
(m
== n || m ==
0
)
return
1
;
return
Comb(n-
1
,m-
1
)+Comb(n-
1
,m);
}
int
countLegalWays(
int
n)
{
return
Comb(
2
*n,n)/(n+
1
);
}
};
解法:假設進棧前的序列中第i個數在出棧後的序列中也在第i個位置,則說明前i-1個數完成進棧出棧操作後第i個數才進棧出棧,也就是說問題可描述爲f(n)
= f(0)*f(n-1)+ f(1)*f(n-2)+……+ f(n-2)*f(1)+ f(n-1)*f(0)。
class
Stack
{
public
:
int
countWays(
int
n)
{
int
c1
=
1
,c2
=
1
;
for
(
int
i
=
1
;i
<= n;i++)
c1
*= i;
for
(
int
j
= n+
1
;j
<=
2
*n;j++)
c2
*= j;
return
c2/(c1*(n+
1
));
}
};
4、以下問題均是卡特蘭數問題
①2n個人排隊買票,n個人拿5塊錢,n個人拿10塊錢,票價是5塊錢1張,每個人買一張票,售票員手裏沒有零錢,問有多少種排隊方法讓售票員可以順利賣票。
②求n個無差別的節點構成的二叉樹有多少種不同的結構?
③12個高矮不同的人,排成兩排,每排必須是從矮到高排列,而且第二排比對應的第一排的人高,問排列方式有多少種?
5、有n個信封,包含n封信,現在把信拿出來,再裝回去,要求每封信不能裝回它原來的信封,問有多少種裝法?
解法:假設第i封信裝入第1個信封,則剩下的信和信封有兩種情況:①第1封信恰好也裝入了第i個信封,問題爲f(n-2);②第1封信沒有裝入第i個信封,問題爲f(n-1)。而i有n-1種選擇,所以原問題可以表示爲f(n)=(n-1)(f(n-1)+f(n-2))。
public:
int countWays(int n) {
if (n == 1)
return 0;
if (n == 2)
return 1;
long f1 = 0,f2 = 1;
long mod = 1000000007;
for (int i = 3;i <= n;i++) {
long temp = (i-1)*(f1+f2)%mod;
f1 = f2;
f2 = temp;
}
return (int)f2;
}
};