关于第二类斯特林数的一丢丢东西

关于第二类斯特林数的一丢丢东西

第二类斯特林数

S(n,m)表示有(n)个有区别小球,要放进(m)个相同盒子里,且每个盒子非空的方案数
考虑一个很容易的递推:

[S(n,m)=S(n-1,m-1)+m*S(n-1,m) ]

考虑组合意义:
假设前面的(n-1)个球丢进了(m-1)个组,因为每个组非空,所以这个球只有一种选择——自己一组
如果前面的球已经分成了(m)组,那么,这个球就有(m)种放法
所以这个递推式就是这样来的


那么,只考虑组合意义可不可以算?
当然是可以的啦
写式子:

[S(n,m)=frac{1}{m!}sum_{k=0}^{m}(-1)^kC(m,k)(m-k)^n ]

为啥呢?
假设盒子有区别,并且我们允许空盒的存在
显然的,(m^n)就是答案
但是我们当然就是不允许空盒存在啊
所以容斥一下
枚举我当前有几个空盒子存在
那么先把这几个盒子选出来,也就是(C(m,k))
然后剩下(m-k)个盒子,(n)个球可以随便放,也就是((m-k)^n)
最后退出来,我们盒子是没有区别的,所以除以一个(m!)
这样就是直接考虑了


那么,我们来想想一个东西怎么算?
(m^n)怎么算?
考虑一下组合意义,把(n)个有区别的小球分给有区别的(m)个盒子里,允许空盒的方案数
挺好呀,第二类斯特林数是啥意思?
(S(n,m))表示(n)个球丢进(m)个相同盒子里,不允许空盒
好吧,那我枚举一下有(i)个盒子不是空的
再把球丢进盒子不就是(S(n,i)*i!)
所以不就推出来啦?

[m^n=sum_{i=0}^{m}S(n,i)*i!*C(m,i) ]


回来回来,,
如果要算第二类斯特林数,除了(n^2)的递推有没有别的方法呢?
显然是有的
重新看看上面用容斥和组合意义得到的式子

[S(n,m)=frac{1}{m!}sum_{k=0}^{m}(-1)^kC(m,k)(m-k)^n ]

整理一下

[S(n,m)=frac{1}{m!}sum_{k=0}^{m}(-1)^kfrac{m!}{k!(m-k)!}(m-k)^n ]

[S(n,m)=frac{1}{m!}sum_{k=0}^{m}m!frac{(-1)^k}{k!}frac{(m-k)^n}{(m-k)!} ]

[S(n,m)=sum_{k=0}^{m}frac{(-1)^k}{k!}frac{(m-k)^n}{(m-k)!} ]

这样的话,是不是想到了多项式的卷积啦?
于是乎,可以用多项式卷积求出(S(n,X))
复杂度(O(nlogn))

原文地址:https://www.cnblogs.com/cjyyb/p/8452297.html