组合数:从个不同元素中取出
个元素的所有组合的个数,叫做从
个不同元素中取出
个元素的组合数。计算公式为:
- 性质1:
- 性质2:
第一种方法:打表
根据性质2直接构建一个的矩阵进行计算:
public class Template {
static int mod = (int) 1e9 + 7;
static int max = 110;
static long[][] com = new long[max][max];
public static void main(String[] args) {
int n = 100, m = 30;
for (int i = 0; i < max; i++) {
com[i][0] = com[i][i] = 1;
for (int j = 1; j < i; j++) {
com[i][j] = (com[i - 1][j - 1] + com[i - 1][j]) % mod;
}
}
System.out.println(com[n][m]);
}
}
空间复杂度:
预处理时间复杂度:,查询时间复杂度:
第二种方法:阶乘无模
根据组合的组合数的计算公式进行:
public class Template {
static int mod = (int) 1e9 + 7;
static int max = 110;
static long[] fac = new long[max];
public static void main(String[] args) {
int n = 20, m = 10;
fac[0] = 1;
for (int i = 1; i < max; i++) {
fac[i] = (fac[i - 1] * i);
}
System.out.println(fac[n] / fac[m] / fac[n - m]);
}
}
空间复杂度:
预处理时间复杂度:,查询时间复杂度:
由于涉及除法,无法直接取模,所以引入乘法逆元。
第三种方法:乘法逆元
逆元:对于和
(
和
互素),若
,则称
的最小正整数解为
的逆元。
当求解,如果知道
的逆元为
,那么可以转化为
。暴力做法:
public class Template {
static int mod = (int) 1e9 + 7;
static int max = 110;
static long[] fac = new long[max];
static long[] inv = new long[max];
public static void main(String[] args) {
int n = 100, m = 30;
inv[0] = fac[0] = 1;
for (int i = 1; i < max; i++) {
fac[i] = (fac[i - 1] * i) % mod;
inv[i] = inv(fac[i]);
}
System.out.println(((fac[n] * inv[m]) % mod * inv[n - m]) % mod);
}
public static long inv(long a) {
for (int x = 1; x < mod; x++) {
if (a * x % mod == 1) return x;
}
return 0;
}
}
空间复杂度:
预处理时间复杂度:,其中
,查询时间复杂度:
第四种方法:乘法逆元+快速幂+阶乘
费马小定理:对于a和素数p,满足。
因为,所以有
。根据逆元的定义可知,
是
的逆元。因此可以将求解逆元的问题转换为
的快速幂问题。
public class Template {
static int mod = (int) 1e9 + 7;
static int max = 110;
static long[] fac = new long[max];
static long[] inv = new long[max];
public static void main(String[] args) {
int n = 100, m = 30;
inv[0] = fac[0] = 1;
for (int i = 1; i < max; i++) {
fac[i] = (fac[i - 1] * i) % mod;
inv[i] = inv(fac[i]);
}
System.out.println(((fac[n] * inv[m]) % mod * inv[n - m]) % mod);
}
public static long pow(long a, long b) {
long ans = 1;
while (b > 0) {
if ((b & 1) == 1) ans = (ans * a) % mod;
a = a * a % mod;
b = b >> 1;
}
return ans;
}
public static long inv(long a) {
return pow(a, mod - 2);
}
}
空间复杂度:
预处理时间复杂度:,其中
,查询时间复杂度为