HDU 1521 排列组合 (母函数)

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Problem Description

有n种物品,并且知道每种物品的数量。要求从中选出m件物品的排列数。例如有两种物品A,B,并且数量都是1,从中选2件物品,则排列有"AB","BA"两种。

Input

每组输入数据有两行,第一行是二个数n,m(1<=m,n<=10),表示物品数,第二行有n个数,分别表示这n件物品的数量。

Output

对应每组数据输出排列数。(任何运算不会超出2^31的范围)

Sample Input`

2 2

1 1`

Sample Output

2

首先补充一下母函数的基本知识:
对于某个数列的母函数是一种形式幂级数,其每一项的系数可以提供关于这个序列的信息。母函数主要应用于求解组合数、排列数、递推关系通项公式等。

对于这个多项式乘法:

可以得出的结论有:

  1. x的系数是a1,a2,…an的单个组合的全体

  2. x^2的系数是a1,a2,…an的两个组合的全体

  3. ·······
    n .x^n的系数是a1,a2,….an的n个组合的全体(只有1个)

    进一步可以得到:

    我们定义母函数

    对于序列a0,a1,a2,…构造一函数:

    称函数G(x)是序列a0,a1,a2,…的母函数。

    第一种例子分析:

    有1克、2克、3克、4克的砝码各一枚,能称出哪几种重量?每种重量各有几种可能方案?

    考虑用母函数来解决这个问题:

    我们假设x表示砝码,x的指数表示砝码的重量,这样:

    1个1克的砝码可以用函数1+1*x^1表示,

    1个2克的砝码可以用函数1+1*x^2表示,

    1个3克的砝码可以用函数1+1*x^3表示,

    1个4克的砝码可以用函数1+1*x^4表示,

    我们拿1+x^2来说,前面已经说过,x表示砝码,x的指数表示砝码的重量!初始状态时,这里就有一个质量为2的砝码。

    那么前面的1表示什么?按照上面的理解,1其实应该写为:1*x^0,即1代表重量为2的砝码数量为0个。

    所以这里1+1x^2 = 1x^0 + 1x^2,即表示2克的砝码有两种状态,不取或取,不取则为1x^0,取则为1*x^2

    把组合问题的加法法则和幂级数的乘幂对应起来

    对于1+x^2,讨论x前面的系数的意义?

    这里的系数表示状态数(方案数)

    1+x^2,也就是1x^0 + 1x^2,也就是上面说的不取2克砝码,此时有1种状态;或者取2克砝码,此时也有1种状态。(分析!)

    所以,前面说的那句话的意义大家可以理解了吧?

    几种砝码的组合可以称重的情况,可以用以上几个函数的乘积表示:

    (1+x)(1+x^2)(1+x^3)(1+x^4)

    =(1+x+x^2+x^4)(1+x^3+^4+x^7)

    =1 + x + x^2 + 2x^3 + 2x^4 + 2x^5+ 2x^6 + 2*x^7 + x^8 + x^9 + x^10

    从上面的函数知道:可称出从1克到10克,系数便是方案数。(!!!经典!!!)

    例如右端有2^x^5 项,即称出5克的方案有2种:5=3+2=4+1;同样,6=1+2+3=4+2;10=1+2+3+4。

    故称出6克的方案数有2种,称出10克的方案数有1种 。

    第二种例子分析

    求用1分、2分、3分的邮票贴出不同数值的方案数:

    大家把这种情况和第一种比较有何区别?第一种每种是一个,而这里每种是无限的。

    以展开后的x^4为例,其系数为4,即4拆分成1、2、3之和的拆分方案数为4;

    即 :4=1+1+1+1=1+1+2=1+3=2+2

    这里再引出两个概念"整数拆分"和"拆分数":

    所谓整数拆分即把整数分解成若干整数的和(相当于把n个无区别的球放到n个无标志的盒子,盒子允许空,也允许放多于一个球)。

    整数拆分成若干整数的和,办法不一,不同拆分法的总数叫做拆分数。

    下面是指数型母函数的定义:

对于上面的问题“假设有8个元素,其中a1重复3次,a2重复2次,a3重复3次。从中取r个组合,求其组合数。”:

(感谢 3Dnn 同学指出,下图的 28/3! 应该改为 26/3!)

本题就是指数型母函数的代表

题目分析

对于给出的n中物品,每种物品的个数给出,求从中取出m件物品构成的排列数

   #include<stdio.h>
   #include<string.h>
   int jc[11]= {1,1,2,6,24,120,720,5040,40320,326880,3268800};
              ///数组用于存储从0到10的阶乘
   int num[12];
   double c1[110],c2[110];
   int main()
   {
       int n,m;
       while(~scanf("%d%d",&n,&m))
       {
           memset(c1,0,sizeof(c1));
           memset(c2,0,sizeof(c2));
           for(int i=1; i<=n; i++)
           {
               scanf("%d",&num[i]);
           }
           for(int i=0; i<=num[1]; i++)
           {
               c1[i]=1.0/jc[i];///计算第一种物品存在不同个数的组合数
           }

           for(int i=2; i<=n; i++)///下面从第二种物品开始
           {
               for(int j=0; j<=m; j++)///目前已经存在的物品数,肯定小于m
               {
                   for(int k=0; k<=num[i]&&k<=m; k++)///要从当前的第i种物品中取出来的个数
                       c2[j+k]+=c1[j]/jc[k];///最终形成的一个排列数
               }
               for(int j=0; j<=m; j++)
               {
                   c1[j]=c2[j];///c1存储的是最终的确定值,c2在刷新计算
                   c2[j]=0;
               }
           }
           printf("%.0lf
",jc[m]*1.0*c1[m]);

       }
   }
原文地址:https://www.cnblogs.com/cmmdc/p/6729699.html