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n个数分成m组 ,有多少种方法。 的多种情况的解法

(2017-04-28 10:50:11)
标签:

学习

分类: 数学
上述有多种情况
1     n 个数完全相同 ,即无差别, 分成m组 且每组不为空  
2     n 个数完全相同 ,即无差别, 分成m组 ,组可为空  
3     n 个数不同, 分成m组 且每组不为空  
4     n 个数不同, 分成m组 ,每组可为空 (不考虑了 )



下面 解答 
情况一  n 个数完全相同 ,即无差别, 分成m组 且每组不为空     (下面的算法是  组是有区别的 的  例 三个人分成两组  那么1,2 和 2,1 是两组。)
解答: 可采用  插空法

将N个数排成一列,那么这列数有N-1个空隙,  从N-1个空隙中 选出m-1个 隔板

C(N-1,m-1)=(N-1)!/(m-1)!

例子::将20个优秀学生名额分给18个班,每班至少1个名额,有多少种不同的分配方法?
分析:本题是名额分配问题,用隔板法.
解析:将20个名额分配给18个班,每班至少1个名额,相当于将20个相同的小球分成18组,每组至少1个,将20个相同的小球分成18组,需要17块隔板,先将20个小球排成一排,因小球相同,故小球之间无顺序,是组合,只有1种排法,再在20个小球之间的19个空档中,选取17个位置放隔板,因隔板无差别,故隔板之间无序,是组合问题,故隔板有C19 17种不同的放法,根据分步计数原理,共有C(19,17)种不同的方法,因17块隔板将20个小球分成18组,从左到右可以看成每班所得的名额数,每一种隔板与小球的排法对应于一种分法,故有C(m-1,n-1)种分法.(这里优秀学生名额也是无差别的。

情况二 n 个数完全相同 ,即无差别, 分成m组 ,组可为空  

举个例子:   from: http://www.mamicode.com/info-detail-227656.html

(上下楼梯的题目也是这种解法)

 将20个大小形状完全相同的小球放入3个不同的盒子,允许有盒子为空,但球必须放完,有多少种不同的方法?

分析:本题中的小球大小形状完全相同,故这些小球没有区别,问题等价于将小球分成三组,允许有若干组无元素,用隔板法.
解析:将20个小球分成三组需要两块隔板,因为允许有盒子为空,不符合隔板法的原理,那就人为的再加上3个小球,保证每个盒子都至少分到一个小球,那就符合隔板法的要求了(分完后,再在每组中各去掉一个小球,即满足了题设的要求)。然后就变成待分小球总数为23个,球中间有22个空档,需要在这22个空档里加入2个隔板来分隔为3份,共有C(22,2)=231种不同的方法.

点评:对n件相同物品(或名额)分给m个人(或位置),允许若干个人(或位置)为空的问题,可以看成将这n件物品分成m组,允许若干组为空的问题.将n件物品分成m组,需要m-1块隔板,将这n件物品和m-1块隔板排成一排,占n+m-1位置,从这n+m-1个位置中选m-1个位置放隔板,因隔板无差别,故隔板之间无序,是组合问题,故隔板有C(n+m-1, m-1)种不同的方法,再将物品放入其余位置,因物品相同无差别,故物品之间无顺序,是组合问题,只有1种放法,根据分步计数原理,共有C(n+m-1,m-1)×1=C(n+m-1,m-1)种排法.

情况三n 个数不同, 分成m组 且每组不为空  (string number)


将n个元素,分成 m 个非空子集,不同的分配方法种数,称为斯特林数(Stirling Number),记为 S(n,m)

下面图片公式  不能加载的话   网址 :http://baike.baidu.com/link?url=l9_HlTpzmebizwExB9xbNEOWv-E8lDdvDXmlAO7lOqs1cMILdysNEFIR80zsLJBhm1IkiWVU64HGN6o3Im3AXkaH0pLMWWHHI-Vm8tNEoCfqxmGk3s-p1goQwrT-zOEk    (我在百科上找的 )

无符号第一类Stirling数的递推式可以从其定义来推导:
考虑其定义如果要将n+1元素构成m个圆排列,考虑第n+1个元素:
(1)如果n个元素构成了m-1个圆排列,那么第n+1个元素独自构成一个圆排列。方案数:
http://f.hiphotos.baidu.com/baike/s=81/sign=ff466144d23f8794d7ff452fd31b7afd/562c11dfa9ec8a130e24d51cf103918fa0ecc014.jpg,有多少种方法。 的多种情况的解法" TITLE="n个数分成m组 ,有多少种方法。 的多种情况的解法" />
(2)如果n个元素构成了m个圆排列,将第n+1个元素插入到任意元素的左边。方案数:
http://e.hiphotos.baidu.com/baike/s=74/sign=9643558aafd3fd1f3209a03e314e170d/f9198618367adab45e25dde78cd4b31c8601e499.jpg,有多少种方法。 的多种情况的解法" TITLE="n个数分成m组 ,有多少种方法。 的多种情况的解法" />
综合两种情况得:
http://f.hiphotos.baidu.com/baike/s=272/sign=a564a9fcef24b899da3c7e3f5c071d59/6a63f6246b600c330a185d341c4c510fd8f9a1ed.jpg,有多少种方法。 的多种情况的解法" TITLE="n个数分成m组 ,有多少种方法。 的多种情况的解法" />

无符号Stirling数有如下性质:
http://e.hiphotos.baidu.com/baike/s=77/sign=09ef18017d899e517c8e381343a74595/91529822720e0cf3ebdf85070c46f21fbe09aa26.jpg,有多少种方法。 的多种情况的解法" TITLE="n个数分成m组 ,有多少种方法。 的多种情况的解法" />
http://e.hiphotos.baidu.com/baike/s=79/sign=d5fac2a153fbb2fb302b5a1b4e4a949b/9c16fdfaaf51f3de389b739892eef01f3a297925.jpg,有多少种方法。 的多种情况的解法" TITLE="n个数分成m组 ,有多少种方法。 的多种情况的解法" />
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