组合数只会求还不行!组合数指南之盒子与球问题
-1. 一些闲话
关于 动机
其实我只是觉得这玩意难上加难才写这篇博客的。
才怪写这篇博客其实是因为我担心 NOIP CSP 会考.....
关于 食用人群
真正的老少皆宜
但说实话最适合信竞,其次是数竞电竞
关于 难度
其实很难但经过我讲解就很简单了(不要脸)
比较适中,自己理解(没有我讲)可能会难上加难
文章较短,但所含知识较烧脑,理解起来还需花一番功夫。
0. 前置知识
I.组合数
1.定义:用表示 个物品选 个(不排序)的方案数。
2.性质:
1>
2>
3>(证明:利用性质2)
>(性质3的扩展)
4>
3.求法:略
II.第二类斯特林(Stirling II)数
1.定义:把 个物品分成 个集合的方案数叫第二类斯特林数,用表示。其中 个物品互不相同, 个集合相同。亦写作S2{n,k}。
2.递推式:略
.分析:第 个人可以一个人一个集合,也可以加入前面 个集合中任意一个。
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1. 基本模型
就是:有 n 个球放进 k 个盒子,请问有多少种不同的放法?
当然了,会有一些奇怪的限制,造成答案的极其不同。
2. 盒子不同的盒子与球问题
1> 盒子不同,球相同,盒子不可为空
解释:我们取 个球如下:
在其中插入 块个板, 不能插在边上。
可见,球被分成了 份,恰好对应 个盒子且不可能为空(因为两块板不能插在一起啊),所以结果就是在 个 空中插 入 块板所对应的的方案数。(预计思考:)
2> 盒子不同,球相同,盒子可以为空
解释:其实就是 2> 的升级版,只不过可以为空了。
那么我们可以先加入 个球,在分完组后再从每个集合拿走一个球,这样既保证了球总数为 ,也使得有一部分集合可以为空(就是最开始分完后只包含一个球的那些集合,它们拿走一个球后就为空)(预计思考:)
3> 盒子不同,球不同,盒子可以为空
解释:因为对于每个球都有放入1号盒子,2号盒子,...,k号盒子的选择,故答案为 个 连乘。
4> 盒子不同,球不同,盒子不可为空
(奇怪的 语法)
解释:将 个球分为 个集合(显然不能为空),但因为集合是不同的,所以集合内部还可以排序,即乘上 种排列方法。
3. 盒子相同的盒子与球问题
1> 盒子相同,球相同,盒子不可为空
解释:定义一个叫化分数的东西 ,表示将 分成 个数(不排序)有多少方案。
这个东西的递推式:
$\therefore$ 显然这个的答案就是化分数。
2> 盒子相同,球相同,盒子可以为空
解释:因为盒子是相同的,所以盒子为空相当于去掉那一个盒子(预计思考:)
那么我们可以将 为 至 时的化分数加起来,即代表了 个, 个,..., 个盒子为空时所对应的方案数。(正确性预计思考:)
3> 盒子相同,球不同,盒子不可为空
解释:其实就是 *2. 3> * 中去掉给盒子排序那一步。
4> 盒子相同,球不同,盒子可以为空
解释:因为盒子是相同的,所以盒子为空相当于去掉那一个盒子(同前)
那么我们可以将 为 至 时的第二类斯特林数加起来,即代表了 个, 个,..., 个盒子为空时所对应的方案数。(正确性预计思考: ,和前面有点不同)
4. 一些题
这个是给信竞生看的(笑)
仅给两题,都是比较基础的模板:
Luogu 数的划分
提示:3. 1>
Openjudge 鸣人的影分身
提示:3. 2>
5. Summarize
在遇到盒子与球问题时,一定不要慌张或放弃,先思考是否为上面所叙述的八类(万一是抽屉原理呢),再思考具体是哪一类,最后根据情况写出相应的码。
以上就是盒子与球的所有内容,看完一定记得勤总结这类问题哦~
怎么样,有收获吗?那就施舍一个赞吧~有什么建议,也欢迎提出哦!