关于排列组合、递推、错排

最近接连做了很多道关于找规律、递推、排列组合的数学问题,仿佛回到了当初高中时候被排列组合支配的日子,顺便写了这篇文章来整理一下最近做的题目和方法,并不能总结出什么好看的花来,但是遇到什么相似的题目还是能启发一下照葫芦画瓢吧……
本篇涉及杭电oj 2044小蜜蜂2046骨牌铺方格2041超级楼梯2045 RPG难题2047 EOF2048直接错排2049新郎
一开始做这些题目我就是靠枚举法找规律递推做出来的,但接触了一堆这类题之后就开始思考类似于错排公式D[n]=(n-1)(D[n-1]+D[n-2])中(n-1)这种项数前的系数有什么意思。

2044、2046、2041这三道直接找规律得出D[n]=D[n-1]+D[n-2]就不探讨了,本篇主要讨论其他四篇。
首先先讨论错排,错排的原理是

当n个编号元素放在n个编号位置,元素编号与位置编号各不对应的方法数用D(n)表示,那么D(n-1)就表示n-1个编号元素放在n-1个编号位置,各不对应的方法数,其它类推.
第一步,把第n个元素放在一个位置,比如位置k,一共有n-1种方法;
第二步,放编号为k的元素,这时有两种情况:⑴把它放到位置n,那么,对于剩下的n-1个元素,由于第k个元素放到了位置n,剩下n-2个元素就有D(n-2)种方法;⑵第k个元素不把它放到位置n,这时,对于这n-1个元素,有D(n-1)种方法;
综上得到,D(n) = (n-1) [D(n-2) + D(n-1)]

参考题目2048


2048
#include "stdio.h"
int main()
{
    int n,m;
    double num;
    long long a[22]={0,0,1,2},M;
    while(scanf("%d",&n)!=EOF)
    {
        for(int i=4;i<=21;i++)
            a[i]=(i-1)*(a[i-1]+a[i-2]);//排错公式,每增加一个人的错误情况
        while(n--)
        {
            scanf("%d",&m);
            M=1;
            for(int i=1;i<=m;i++)
                M*=i;
            num=((double)a[m]/(double)M)*100;//每增加1错误情况概率
            printf("%.2lf%%\n",num);
        }
    }
        return 0;
}

有了这个基础,我们看看其他题。

2045


2045
#include "iostream"
using namespace std;
long long a[60];
int main()
{
    int n,i;
    a[1]=3;
    a[2]=6;
    a[3]=6;
    while(scanf("%d",&n)!=EOF)
    {
        if(n<0||n>50)continue;
        for(i=4;i<=n;i++)
          a[i]=a[i-1]+2*a[i-2];
        cout<<a[n]<<endl;//printf("%d\n",a[n]);
    }
        return 0;
}

这道题要点有两个,首先相邻的不能同色,其次首尾不能同色。要判断n项有几种涂法(D(n)),关键在于第n-1项是不是和第一项为同一个颜色,两种情况:
1、第n-1项与第1项颜色相同,则第n-1项的涂色方法为前n-2项的涂色方法×1(即D(n-2)),因为相邻不能同色,那么第n项就有两个颜色可涂,即这种情况有D(n-2)×2种方法。
2、第n-1项与第1项颜色不相同,那么因首尾不同和相邻不同第n项只有1种颜色可涂,即D(n-1)×1。
两种情况相加即D(n) = D(n-2) ×2+ D(n-1)。

2047


2047
#include "iostream"
using namespace std;
long long a[41];
int main()
{
    int n;
    while(cin>>n)
    {
        a[0]=3;
        a[1]=8;
        for(int i=2;i<n;i++)
            a[i]=a[i-2]*2+a[i-1]*2;
        cout<<a[n-1]<<endl;
    }
        return 0;
}

这道题要点OO不能相邻,关键在于第n项是不是O,两种情况:
1、第n项不是O,则第n项选择的字符为2个,即选择为前n-1项×2(即D(n-1)×2),这种情况有D(n-1)×2种方法。
2、第n项是O,则第n-1项选择的字符为2个,即D(n-2)×2,这种情况有D(n-2)×2×1种方法。
两种情况相加即D(n) = D(n-2) ×2+ D(n-1)×2。
(这个想法有点奇怪…我想到了再完善)

2049


2049
#include "stdio.h"
int main()
{
    int n,m,c;
    long long a[22]={0,0,1,2},M,N;
    while(scanf("%d",&c)!=EOF)
    {
        for(int i=4;i<=21;i++)
            a[i]=(i-1)*(a[i-1]+a[i-2]);//排错公式,每增加一个人的错误情况
        while(c--)
        {
            scanf("%d %d",&n,&m);
            M=N=1;
            for(int i=1;i<=n-m;i++)
            {    M=M*(n-i+1);
                N*=i;
            }
            long long k=a[m]*M/N;
            printf("%lld\n",k);
        }
    }
        return 0;

}

这道题分两步,第一步把m个新郎排错,第二步是考虑n-m个新郎正确的情况,然后两种情况相乘。

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