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The Fourth Dimension Space

枯葉北風寒,忽然年以殘,念往昔,語默心酸。二十光陰無一物,韶光賤,寐難安; 不畏形影單,道途阻且慢,哪曲折,如渡飛湍。斬浪劈波酬壯志,同把酒,共言歡! -如夢令

卡特蘭數 的幾個應用

 

問題

《編程之美》中提到了“買票找零”問題,查閱了下資料,此問題和卡特蘭數 Cn有關,其定義如下:

image

卡特蘭數真是一個神奇的數字,很多組合問題的數量都和它有關系,例如:

一.Cn= 長度為 2n的 Dyck words的數量。 Dyck words是由 n個 X和 n個 Y組成的字符串,并且從左往右數, Y的數量不超過 X,例如長度為 6的 Dyck words為:

XXXYYY XYXXYY XYXYXY XXYYXY XXYXYY

二.Cn= n對括號正確匹配組成的字符串數,例如 3對括號能夠組成:

((())) ()(()) ()()() (())() (()())

三.Cn= n+1個數相乘,所有的括號方案數。例如, 4個數相乘的括號方案為:

 
((ab)c)d (a(bc))d (ab)(cd) a((bc)d) a(b(cd))

\四.Cn= 擁有 n+1 個葉子節點的二叉樹的數量。例如 4個葉子節點的所有二叉樹形態:

Catalan number binary tree example.png

五.Cn=n*n的方格地圖中,從一個角到另外一個角,不跨越對角線的路徑數,例如, 4×4方格地圖中的路徑有:

Catalan number 4x4 grid example.svg

六.Cn= n+2條邊的多邊形,能被分割成三角形的方案數,例如 6邊型的分割方案有:

Catalan-Hexagons-example.svg

七.Cn= 圓桌周圍有 2n個人,他們兩兩握手,但沒有交叉的方案數。

在《Enumerative Combinatorics》一書中,竟然提到了多達 66種組合問題和卡特蘭數有關。

posted on 2010-04-12 20:34 abilitytao 閱讀(1193) 評論(0)  編輯 收藏 引用


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