卡特蘭數(shù)

首先來自百度百科
Q:一個棧(無窮大)的[進棧]序列為1,2,3,…,n,有多少個不同的[出棧]序列?
A1:首先,我們設f(n)=序列個數(shù)為n的出棧序列種數(shù)。(我們假定,最后出棧的元素為k,顯然,k取不同值時的情況是相互獨立的,也就是求出每種k最后出棧的情況數(shù)后可用加法原則,由于k最后出棧,因此,在k入棧之前,比k小的值均出棧,此處情況有f(k-1)種,而之后比k大的值入棧,且都在k之前出棧,因此有f(n-k)種方式,由于比k小和比k大的值入棧出棧情況是相互獨立的,此處可用乘法原則,f(n-k)*f(k-1)種,求和便是Catalan遞歸式。
f(0)=1;而且顯然,n=1時只有一種出棧方式,f(1)=1。n=2時,有兩種出棧方式,f(2)=2。


A2:對于每一個數(shù)來說,必須進棧一次、出棧一次。我們把[進棧]設為狀態(tài)‘1’,出棧設為狀態(tài)‘0’。n個數(shù)的所有狀態(tài)對應n個1和n個0組成的2n位[二進制數(shù)]。由于等待入棧的操作數(shù)按照1‥n的順序排列、入棧的操作數(shù)b大于等于[出棧]的操作數(shù)a(a≤b),因此輸出序列的總數(shù)目=由左而右掃描由n個1和n個0組成的2n位二進制數(shù),1的累計數(shù)不小于0的累計數(shù)的方案種數(shù)。
在2n位二進制數(shù)中填入n個1的方案數(shù)為c(2n,n),不填1的其余n位自動填0。從中減去不符合要求(由左而右掃描,0的累計數(shù)大于1的累計數(shù))的方案數(shù)即為所求。
不符合要求的數(shù)的特征是由左而右掃描時,必然在某一奇數(shù)位2m+1位上首先出現(xiàn)m+1個0的累計數(shù)和m個1的累計數(shù),此后的2(n-m)-1位上有n-m個 1和n-m-1個0。如若把后面這2(n-m)-1位上的0和1互換,使之成為n-m個0和n-m-1個1,結(jié)果得1個由n+1個0和n-1個1組成的2n位數(shù),即一個不合要求的數(shù)對應于一個由n+1個0和n-1個1組成的排列。
反過來,任何一個由n+1個0和n-1個1組成的2n位[二進制數(shù)],由于0的個數(shù)多2個,2n為[偶數(shù)],故必在某一個奇數(shù)位上出現(xiàn)0的累計數(shù)超過1的累計數(shù)。同樣在后面部分0和1互換,使之成為由n個0和n個1組成的2n位數(shù),即n+1個0和n-1個1組成的2n位數(shù)必對應一個不符合要求的數(shù)。
因而不合要求的2n位數(shù)與n+1個0,n-1個1組成的排列一一對應。
顯然,不符合要求的方案數(shù)為c(2n,n+1)。由此得出輸出序列的總數(shù)目=c(2n,n)-c(2n,n+1)=c(2n,n)/(n+1)=h(n)。


類似問題:

Q1:有2n個人排成一行進入劇場。入場費5元。其中只有n個人有一張5元鈔票,另外n人只有10元鈔票,劇院無其它鈔票,問有多少中方法使得只要有10元的人買票,售票處就有5元的鈔票找零?
A1:將持5元者到達視作將5元入棧,持10元者到達視作使棧中某5元出棧。


Q2:12個高矮不同的人,排成兩排,每排必須是從矮到高排列,而且第二排比對應的第一排的人高,問排列方式有多少種?
A2:我們先把這12個人從低到高排列,然后,選擇6個人排在第一排,那么剩下的6個肯定是在第二排.
用0表示對應的人在第一排,用1表示對應的人在第二排,那么含有6個0,6個1的序列,就對應一種方案.
比如1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
000000111111就對應著
第一排:0 1 2 3 4 5
第二排:6 7 8 9 10 11
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
010101010101就對應著
第一排:0 2 4 6 8 10
第二排:1 3 5 7 9 11
類似于ctci9.5中的打印n對括號的有效組合,何時可以使用左括號呢?何時可以使用右括號呢?
(1)左括號:只要左括號沒有用完,就可以插入左括號
(2)右括號:只要不造成語法錯誤,就可以使用右括號。何時會出現(xiàn)語法錯誤?如果右括號比左括號還多,就會出現(xiàn)語法錯誤。
Q3:n對括號的有效組合數(shù)

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