第二类Stirling数(第二类斯特林数)

第二类Stirling数(第二类斯特林数)

  • 定义

  • 第二类Stirling数表示把 n n n个不同的数划分为 m m m个集合的方案数,要求不能为空集,写作 S ( n , m ) S(n,m) S(n,m).
  • 和第一类Stirling数不同,划分集合不必考虑排列次序。
  • 递推式

  • 考虑 S ( n , m ) S(n,m) S(n,m)可以由什么转移得到?
  • 1、 S ( n − 1 , m − 1 ) S(n-1,m-1) S(n1,m1),将 n − 1 n-1 n1个不同元素划分为了 m − 1 m-1 m1个集合,则第 n n n个元素必须单独放入第 m m m个集合。方案数:
    S ( n − 1 , m − 1 ) S(n-1,m-1) S(n1,m1)
  • 2、 S ( n − 1 , m ) S(n-1,m) S(n1,m),将 n − 1 n-1 n1个不同元素已经划分为了 m m m个集合,则第 n n n个元素可以放在 m m m个集合中任意一个里面。方案数:
    S ( n − 1 , m ) ∗ m S(n-1,m)*m S(n1,m)m
  • 则可以得出递推式:
    S ( n , m ) = S ( n − 1 , m − 1 ) + S ( n − 1 , m ) ∗ m S(n,m)=S(n-1,m-1)+S(n-1,m)*m S(n,m)=S(n1,m1)+S(n1,m)m
  • 三角形

n S ( n , m ) S(n,m) S(n,m)
01
10 1
20 1 1
30 1 3 1
40 1 7 6 1
50 1 15 25 10 1
  • 性质

  • 通过观察以上的三角形可以得到:
  • 1、 S ( 0 , 0 ) = 1 S(0,0)=1 S(0,0)=1
  • 2、 S ( n , 0 ) = 0 S(n,0)=0 S(n,0)=0
  • 3、 S ( n , 1 ) = 1 S(n,1)=1 S(n,1)=1
  • 4、 S ( n , n ) = 1 S(n,n)=1 S(n,n)=1
  • 5、$S(n,2)= 2 n − 1 − 1 2^{n-1}-1 2n11
  • 6、 S ( n , n − 1 ) = C n 2 = n ( n − 1 ) 2 S(n,n-1)=C_{n}^{2}=frac{n(n-1)}{2} S(n,n1)=Cn2=2n(n1)
  • 更多请见百度百科
  • 应用

  • 各种不同的盒子放球模型:
  • 1、 n n n个不同的球放入 m m m个相同的盒子中,不允许盒子为空:
  • 方案数 = S ( n , m ) =S(n,m) =S(n,m),正是第二类Stirling数的定义。
  • 2、 n n n个不同的球放入 m m m个不同的盒子中,不允许盒子为空:
  • 方案数 = S ( n , m ) ∗ m ! =S(n,m)*m! =S(n,m)m!,盒子有区别,乘上盒子所有排列即可。
  • 3、 n n n个不同的球放入 m m m个相同的盒子中,允许盒子为空:
  • 方案数 = ∑ i = 0 m S ( n , i ) =sum_{i=0}^{m}S(n,i) =i=0mS(n,i),枚举非空盒子个数即可。
  • 4、 n n n个不同的球放入 m m m个不同的盒子中,允许盒子为空:
  • 方案数 = ∑ i = 0 m P ( m , i ) ∗ S ( n , i ) =sum_{i=0}^{m}P(m,i)*S(n,i) =i=0mP(m,i)S(n,i),因为盒子不同,所以乘上排列数。

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第一类Stirling数(第一类斯特林数)
Stirling数(斯特林数)第一类Stirling数&第二类Stirling数

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原文地址:https://www.cnblogs.com/LZA119/p/13910091.html