卡特蘭數(Catalan數)

2021-08-21 16:30:12 字數 1276 閱讀 6399

【引入】

卡特蘭數是一種經典的組合數,經常出現在各種計算中,其前幾項為 : 

1, 2, 5, 14, 42,

132, 429, 1430, 4862, 16796,

58786, 208012, 742900, 2674440, 9694845,

35357670, 129644790, 477638700, 1767263190,

6564120420, 24466267020, 91482563640, 343059613650, 1289904147324,

4861946401452, ...

【計算公式】

【遞推式】

c(n)=c(n-1)*((4*n-2)/(n+1))

【取模】

因為在大數卡特蘭數的計算時經常會用到取模運算,這裡的取模運算需要記得有一點證明:

【典型應用】

1.括號化問題

矩陣鏈乘: p=a1×a2×a3×……×an,依據乘法結合律,不改變其順序,只用括號表示成對的乘積,試問有幾種括號化的方案?(h(n)種)

2.出棧次序問題

乙個棧(無窮大)的進棧序列為1,2,3,..n,有多少個不同的出棧序列?

類似: 

(1) 有2n個人排成一行進入劇場。入場費5元。其中只有n個人有一張5元鈔票,另外n人只有10元鈔票,劇院無其它鈔票,問有多少中方法使得只要有10元的人買票,售票處就有5元的鈔票找零?(將持5元者到達視作將5元入棧,持10元者到達視作使棧中某5元出棧)

(2) 在圓上選擇2n個點,將這些點成對連線起來,使得所得到的n條線段不相交的方法數。 

3.將多邊形劃分為三角形問題

將乙個凸多邊形區域分成三角形區域的方法數? 

類似:(1)一位大城市的律師在她住所以北n個街區和以東n個街區處工作。每天她走2n個街區去上班。如果她從不穿越(但可以碰到)從家到辦公室的對角線,那麼有多少條可能的道路? 

(2)在圓上選擇2n個點,將這些點成對連線起來使得所得到的n條線段不相交的方法數? 

4.給頂節點組成二叉樹的問題

給定n個節點,能構成多少種形狀不同的二叉樹? 

先去乙個點作為頂點,然後左邊依次可以取0至n-1個相對應的,右邊是n-1到0個,兩兩配對相乘,就是h(0)*h(n-1) + h(2)*h(n-2) +…+ h(n-1)h(0)=h(n)(能構成h(n)個)

Catalan數(卡特蘭數)

卡特蘭數 規定h 0 1,而h 1 1,h 2 2,h 3 5,h 4 14,h 5 42,h 6 132,h 7 429,h 8 1430,h 9 4862,h 10 16796,h 11 58786,h 12 208012,h 13 742900,h 14 2674440,h 15 969484...

卡特蘭數 Catalan數

卡特蘭數 規定h 0 1,而h 1 1,h 2 2,h 3 5,h 4 14,h 5 42,h 6 132,h 7 429,h 8 1430,h 9 4862,h 10 16796,h 11 58786,h 12 208012,h 13 742900,h 14 2674440,h 15 969484...

Catalan數(卡特蘭數)

2012 04 12 21 08 13 標籤 卡特蘭數 原始出處 作者資訊和本宣告。否則將追究法律責任。卡特蘭數 規定h 0 1,而h 1 1,h 2 2,h 3 5,h 4 14,h 5 42,h 6 132,h 7 429,h 8 1430,h 9 4862,h 10 16796,h 11 58...