组合计数及补充

简介: 组合计数及补充

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1.车的放置

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因为n不是很大求组合数可以用杨辉三角,也可以直接循环求阶层来算

逆元的用法是:当mod的数是质数时,并且是一个数除以一个数时,可用一个数乘以他的逆元来求

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
typedef long long ll;
const int N=2010,mod=1e5+3;
int fact[N],infact[N];//阶层与阶层的逆元
int qmi(int a,int k,int p)//快速幂求逆元
{
    int res=1;
    while(k)
    {
        if(k&1) res=(ll)res*a%p;
        a=(ll)a*a%p;
        k>>=1;
    }
    return res;
}
int C(int a,int b)//C(a,b)
{
    if(a<b) return 0;
    return (ll)fact[a]*infact[a-b]%mod*infact[b]%mod;
}
int A(int a,int b)//A(a,b)
{
    if(a<b) return 0;
    return (ll)fact[a]%mod*infact[a-b]%mod;
}
void init(int n)//预处理出来所有阶层和阶层逆元
{
    fact[0]=infact[0]=1;
    for(int i=1;i<=n;i++)
    {
        fact[i]=(ll)fact[i-1]*i%mod;
        infact[i]=(ll)infact[i-1]%mod*qmi(i,mod-2,mod)%mod;
    }
}
int main()
{
    init(N-1);//预处理处理所有的阶层
    int a,b,c,d,k;
    cin>>a>>b>>c>>d>>k;
    int res=0;
    for(int i=0;i<=k;i++)//枚举所有情况
       res=(res+(ll)C(b,i)*A(a,i)%mod*C(d,k-i)%mod*A(a+c-i,k-i))%mod;
    cout<<res<<endl;
    return 0;
}


2.数三角形

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这题可以用补集的思想,用总的方式减不满足的情况,不满足的情况就是三个点在一条直线上的

这是有斜率大于0的情况中不满足的情况的分析


gcd(i,j)要减一,因为不能选第一个跟第二个点,所以要减一在乘,上面和下面都写错了


标准:

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
typedef long long ll;
int n,m;
int gcd(int a,int b)
{
    return b?gcd(b,a%b):a;
}
ll C(int n)
{
    return (ll)n*(n-1)*(n-2)/6;
}
int main()
{
    cin>>m>>n;
    m++,n++;//格子n m个 但是点数就有 n+1 m+1个
    ll res=C(n*m)-(ll)n*C(m)-(ll)m*C(n);//算斜率不存在跟为0情况
    for(int i=1;i<=n;i++)//枚举左下角的点
        for(int j=1;j<=m;j++)
          res-=2ll*(gcd(i,j)-1)*(n-i)*(m-j);//减去不满足的也即在一条直线上的
   cout<<res<<endl;
    return 0;
}


3.序列统计

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然后在枚举序列长度K

因为就需要求一个C(m+n+1,m+1)则直接用卢卡斯定理求组合数的方法求即可

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
typedef long long ll;
const int p=1e6+3;
int n,l,r;
int qmi(int a,int k)//快速幂求逆元
{
    int res=1;
    while(k)
    {
        if(k&1) res=(ll)res*a%p;
        a=(ll)a*a%p;
        k>>=1;
    }
    return res;
}
int C(int a,int b)//求C(a,b)
{
    if(a<b) return 0;
    int down=1,up=1;
    for(int i=a,j=1;j<=b;i--,j++)
    {
        up=(ll)up*i%p;
        down=(ll)down*j%p;
    }
    return (ll)up*qmi(down,p-2)%p;//除以他的阶层相当于乘以他的逆元
}
int Lucas(int a,int b)//Lucas定理
{
    if(a<p&&b<p) return C(a,b);
    return (ll)Lucas(a/p,b/p)*C(a%p,b%p)%p;
}
void solve()
{
    cin>>n>>l>>r;
    cout<<(Lucas(r-l+n+1,r-l+1)-1+p)%p<<endl;//输出分析的答案
}
int main()
{
    int T;
    cin>>T;
    while(T--) solve();
    return 0;
}

卡特兰数满足的性质:

1.递减式:f(n)=f(1)*f(n-1)+f(2)*f(n-2)+....

2.挖掘性质:任意前缀中的某种东西>=另一种东西

3.直觉看到3的答案是5可能是卡特兰数


4.网格

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之前求卡特兰数的方法,但是这题换成了n跟m,则一样的分析

这题的推导过程:

1.直接求对称点

2.曲线救国

则答案就是C(n+m,m)-C(n+m,n+1),因为答案非常大,所以得用高精度来写

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
typedef long long ll;
const int N=100010;
int primes[N],cnt;
bool st[N];
int a[N],b[N];
void init(int n)//质数筛
{
    for(int i=2;i<=n;i++)
    {
        if(!st[i]) primes[cnt++]=i;
        for(int j=0;primes[j]*i<=n;j++)
        {
            st[primes[j]*i]=true;
            if(i%primes[j]==0) break;
        }
    }
}
int get(int n,int p)//获取n!中p的次方s
{
    int s=0;
    while(n) s+=n/p,n/=p;
    return s;
}
void mul(int r[],int &len,int x)//高精度乘法
{
    int t=0;
    for(int i=0;i<len;i++)
    {
        t+=r[i]*x;
        r[i]=t%10;
        t/=10;
    }
    while(t) r[len++]=t%10,t/=10;
}
int C(int x,int y,int r[N])//求C(x,y)存在r中,C(x,y)=x!/(y!*(x-y)!)
{
     int len=1;
     r[0]=1;
     for(int i=0;i<cnt;i++)//枚举所有质因数
     {
         int p=primes[i];//获取当前质数
         int s=get(x,p)-get(y,p)-get(x-y,p);//每个阶层减去p这个质数,s是剩下p的次方
         while(s--) mul(r,len, p);//高精度乘法,求p^s次方
     }
     return len;
}
void sub(int a[],int al,int b[],int bl)//高精度减法
{
    for(int i=0,t=0;i<al;i++)
    {
        a[i]-=t+b[i];
        if(a[i]<0) a[i]+=10,t=1;//假如不够,则借位
        else t=0;
    }
}
int main()
{
    init(N-1);
    int n,m;
    cin>>n>>m;
    int al=C(n+m,m,a);//al是a数组的长度,C(n+m,m)
    int bl=C(n+m,n+1,b);//bl是b数组的长度,C(n+m,n+1)
    sub(a,al,b,bl);//高精度减法 a=a-b
    int k=al-1;
    while(k>0&&!a[k]) k--;//删除前导0
    while(k>=0) printf("%d",a[k--]);//输出答案
    return 0;
}

5. 有趣的数列

这题就是要满足:奇数项的个数>=偶数项的个数,我们可以把奇数项看成0,偶数项看成1

然后有1~2n个位置,奇数项对应0,偶数项对应1,相当于给我们n个0,n个1,然后保证任意前缀里面0的个数要大于1的个数,所以这题就可以对应到卡特兰数


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然后这题答案就是C(2n,n)-C(2n,n-1),然后用分解质因式+快速幂来求mod数,因为mod数会变所以不能用逆元来求C(a,b)=a!/(b!*(a-b)!)

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
typedef long long ll;
const int N=2e6+10;
int primes[N],cnt;
bool st[N];
int n,p;
void init(int n)//筛质数
{
    for(int i=2;i<=n;i++)
    {
        if(!st[i]) primes[cnt++]=i;
        for(int j=0;primes[j]*i<=n;j++)
        {
            st[primes[j]*i]=true;
            if(i%primes[j]==0) break;
        }
    }
}
int qmi(int a,int k)//快速幂
{
    int res=1;
    while(k)
    {
        if(k&1) res=(ll)res*a%p;
        a=(ll)a*a%p;
        k>>=1;
    }
    return res;
}
int get(int n,int p)//获取一个阶层的p次方s
{
    int s=0;
    while(n) s+=n/p,n/=p;
    return s;
}
int C(int a,int b)//获取C(a,b)
{
    int res=1;
    for(int i=0;i<cnt;i++)//分解质因式的方式求
    {
        int prime=primes[i];
        int s=get(a,prime)-get(b,prime)-get(a-b,prime);
        res=(ll)res*qmi(prime,s)%p;//乘以p的s次方
    }
    return res;
}
int main()
{
    cin>>n>>p;
    init(2*n);
    cout<<(C(2*n,n)-C(2*n,n-1)+p)%p<<endl;//输出卡特兰数
    return 0;
}
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