错排问题【装错信封问题】【递归】

简介: n个人,每个人都有一件礼物想送给他人,他们决定把礼物混在一起,然后每个人随机拿走一件,问恰好有m个人拿到的礼物恰好是自己的概率是多少? 输出结果保留8位小数,为了保证精度,我们用字符串作为返回类型。 输入:n,m (0
n个人,每个人都有一件礼物想送给他人,他们决定把礼物混在一起,然后每个人随机拿走一件,问恰好有m个人拿到的礼物恰好是自己的概率是多少? 输出结果保留8位小数,为了保证精度,我们用字符串作为返回类型。 输入:n,m (0<n<100, 0<=m<=n) 例如: n = 2,m = 1,输出:0.00000000; n = 99,m = 0,输出:0.36787944 ......
注:上述题目来源http://club.csdn.net/module/club/student/programming_challenges

分析:

n个人的排列数是n的阶乘n!,随机选取m个人作为拿到自己礼物的一组,有Cnm种方法,假设用D(n-m)表示剩下的n-m个人全部拿错的方法数,那么答案就是:

D(n-m)*Cnm/n!.

问题是D(n-m)如何计算呢?

这个涉及到组合数学里面的错排问题。先看下面的例题。

(下面的资料来源:http://blog.csdn.net/fisher_jiang/article/details/2493805

组合学中有这样一个问题:某人给五个朋友写信,邀请他们来家中聚会。请柬和信封交由助手去处理。
粗心的助手却把请柬全装错了信封。请问:助手会有多少种装错的可能呢?
这个问题是是由当时有名的数学家约翰·伯努利(Johann Bernoulli,1667—1748)的儿子
丹尼尔 ·伯努利(Danid Bernoulli,17OO一1782)提出来的。
瑞士著名数学家欧拉按一般情况给出了一个 递推公式
D(n) = (n-1) [D(n-2) + D(n-1)]
特殊地,D(1) = 0, D(2) = 1.
例题:
    用A、B、C……表示写着n位友人名字的信封,a、b、c……表示n份相应的写好的信纸。把错装的总数为记作D(n)。假设把 a错装进B里了,包含着这个错误的一切错装法分两类:
(1)b装入A里,这时每种错装的其余部分都与A、B、a、b无关,应有D(n-2)种错装法。    
(2)b装入A、B之外的一个信封,这时的装信工作实际是把(除a之外的)n-1份信纸b、c……装入(除B以外的)n-1个信封A、C……,显然这时装错的方法有D(n-1)种。
总之在a装入B的错误之下,共有错装法D(n-2)+D(n-1)种。
a装入C,装入D……的n-2种错误之下,同样都有D(n-1)+D(n-2)种错装法,因此D(n)=(n-1)[D(n-1)+D(n-2)]
  这是递推公式,令n=1、2、3、4、5逐个推算就能解答蒙摩的问题。
    D(1)=0,D(2)=1,D(3)=2,D(4)=9,D(5)=44
答案是44种。

关于错排公式,可以参考百度百科的详细解释:

http://baike.baidu.com/link?url=HXwg_a83XxbwAMjVLaEOvLJgCA7HxurXM17dDeDbbeae3bsl1kT0BYm0YeZBcx49

也可以参考维基百科的解释:

http://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%94%99%E6%8E%92%E9%97%AE%E9%A2%98

下面从维基百科截图:

所以:真正编程时应考虑采用错排公式直接求解,最好不要用递推公式求解,否则在效率上可能会大打折扣。

 

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