Catalan卡特蘭數入門


簡介

卡特蘭數是組合數學中的一種常見數列

它的前幾項為:

1, 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

公式

 

遞歸公式1

$f(n)=\sum_{i=0}^{n-1}f(i)*f(n-i-1)$

遞歸公式2

$f(n)=\frac{f(n-1)*(4*n-2)}{n+1}$

組合公式1

$f(n)=\frac{C_{2n}^n}{n+1}$

組合公式2,重要!重要!重要!

$f(n)=C_{2n}^n-C_{2*n}^{n-1}$

遞推公式

$f[n]=\sum_{i=0}^{n-1}f[i]*f[n-i-1]$

一般在做題的時候,都是利用這個公式進行遞推

 

證明

不會:stuck_out_tongue_closed_eyes:(眾人:那你在這瞎bb啥。:triumph:

這個東西的證明我確實不會

不過我在這里教大家一種非常簡單易懂的記憶方法,

 

記$f[n]$為卡特蘭數的第$n$項

首先你要明白一件事情

一棵$n$個節點的二叉樹的形態總數就是卡特蘭數的第$n$項

對於一棵二叉樹,遞歸的考慮

一棵只有一個節點的二叉樹只有一種形態

對於不是一個節點的二叉樹,按照他的左右孩子進行討論

設它的左孩子有$i$個節點,那么它的形態數為$f[i]$

那么它的右孩子有$n-i-1$個節點,那么它的形態數為$f[n-i-1]$ 

又因為每一個節點都可以作為根節點

所以不難得到遞推式

$f[n]=\sum_{i=0}^{n-1}f[i]*f[n-i-1]$

 

例題

都是裸題我就不細講了

洛谷P1722 矩陣 II

http://www.cnblogs.com/zwfymqz/p/7725346.html

洛谷P1044 棧

洛谷P1976 雞蛋餅

http://www.cnblogs.com/zwfymqz/p/7725386.html

總結

卡特蘭數是一種常見的數列

需要每一位選手掌握它的遞推式

卡特蘭數一般不會單獨出現,往往會出現在一些題目的部分分中,如2017某省省選(具體忘記了。)

在考場上,要證明一個東西是卡特蘭數是非常困難的

自己手玩點小數據,只要前幾項吻合,那一般就是卡特蘭數啦

 


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