又叫错位排列、重排,即使一个排列所有的元素都不在原来的位置上。
错排问题是组合数学发展史上的一个重要问题,错排数也是一项重要的数。令 \({ a_k } ( 1 \leq k \leq n )\) 是 \(n,n\epsilon N\) 的一个错排,如果每个元素都不在其对应下标的位置上,即 \(a_k \neq k\) ,那么这种排列称为错位排列,或错排、重排(Derangement)。
————————摘自《百度百科》
我们来看一个最为经典的错排问题,信封问题:共有 \(n\) 张信和 \(n\) 个信封,假设所有信都装错了信封,共有多少种情况?
我们先定义 \(f(n)\) 为当有 \(n\) 个信封和 \(n\) 张信时,有 \(f(n)\) 种错排方案。
当 \(n = 1\) 时,信只能放在它对应的信封中,不可能出现错排情况。
故 \(f(1) = 0\)。
当 \(n = 2\) 时,只存在一种情况,即两张信交换位置。
故 \(f(2)=1\)。
当 \(n = 3\) 时,存在着 \(3、1、2\) 和 \(2、3、1\) 两种情况,我们可以将其看为 1 与 2 错排,3 与 1、2 交换位置得来的。
故 \(f(3)=2\)。
当 \(n = 4\) 时,错排有:
4 3 2 1 4 1 2 3 4 3 1 2
第一列是 \(4\) 分别与 \(123\) 互换位置,其余两个元素错排。
3 4 1 2 3 4 2 1 2 4 1 3
第二列是 \(4\) 分别与 \(312\)( \(123\) 的一个错排)的每一个数互换。
2 1 4 3 3 1 4 2 2 3 4 1
第三列则是由另一个错排 \(231\) 和 \(4\) 换位而得到。
共 \(9\) 种情况。
根据上面的注释得知, \(f(n)\) 的值与 \(f(n-1)\) 、\(f(n-2)\) 的值有一定的关联。
那我们能否得出递推式呢?答案是肯定的。
\(1\) 号元素必定要排在第 \(2\sim n\) 个位置的其中之一,所以有 \(n-1\) 种放法。
假设 \(1\) 号元素放在了第 \(k\) 个位置,那么下一步就要排 \(k\) 号元素。
\(k\) 号元素的排列有两种方式:
一是放在第 \(1\) 个位置,剩下的 \(n-2\) 个元素进行错排,共有 \(f(n-2)\) 种可能;
二是不放在第 \(1\) 个位置,这时我们将第 \(1\) 个位置看作第 \(k\) 个位置,于是就形成了包括 \(k\) 号元素在内的 \(n-1\) 个元素的错排,共有 \(f(n-1)\) 种可能。
所以,\(k\) 号元素共有 \(f(n-1)+f(n-2)\) 种可能。
又因为第一号元素有 \(n-1\) 种放法,根据乘法原理。
递推式为:
\(f(n) =(n-1) \times (f(n-1)+f(n-2) )\)。
以上就是错排问题的全部内容了(当然只是基础部分的全部内容)
这是一道模板题,只要你知道递推式便可以做对。此题也可以使用深度优先搜索来 AC 掉这道题。
不过需要注意的是,错排方案的增长非常快。
\(n = 13\) 时 \(int\) 会爆掉,\(n = 22\) 时 \(f(n)\) 的值就已经达到了约 \(7\times 10^{18}\) , 在 \(n = 23\) 时 \(long\) \(long\) 会爆掉。
也就是说,在处理错排问题时一定要开 \(long\) \(long\)。
当题目给出 \(n > 20\) 的范围时,我们就应该使用高精度算法了(Python、Java等略过)。
#include<iostream>
#include<cstdio>
using namespace std;
long long f(long long x)//一定要开long long
{
if( x == 1 )
return 0;
else if( x == 2 )
return 1;
else
return (x-1)*(f(x-1)+f(x-2));
}
int main()
{
int n;
cin>>n;
cout<<f(n);
return 0;
}
这道题也是一道裸错排题,不过数据到了 \(200\) ,必定需要高精度。
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我意识到这可能是一个非常基本的问题,但我现在已经花了几天时间回过头来解决这个问题,但出于某种原因,Google就是没有帮助我。(我认为部分问题在于我是一个初学者,我不知道该问什么......)我也看过O'Reilly的RubyCookbook和RailsAPI,但我仍然停留在这个问题上.我找到了一些关于多态关系的信息,但它似乎不是我需要的(尽管如果我错了请告诉我)。我正在尝试调整MichaelHartl'stutorial创建一个包含用户、文章和评论的博客应用程序(不使用脚手架)。我希望评论既属于用户又属于文章。我的主要问题是:我不知道如何将当前文章的ID放入评论Controller。
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