【2019牛客暑期多校训练营(第一场)E ABBA】(组合数 or dp)

题意:

有一个长度为2(n+m)的字符串,如果它能划分成(n+m)个长度为2的子序列,使得这些子序列有n个是AB,m个是BA,那么这个字符串就合法。给出n和m,问有多少种合法的字符串。

思路:

方法一:组合数

 

先给出答案。

ans=\textrm{C}_{2n+2m}^{n+m}-\textrm{C}_{2n+2m}^{n-1}-\textrm{C}_{2n+2m}^{m-1} (mod1e9+7)

 

下面是分析。

ans= n+m个A和n+m个B任意组合的个数 - 非法字符串的个数

问题一:求x个A和y个B任意组合的个数

我们有x+y个位置,任意选择x个位置放A(B的位置自然也确定了)

所以x个A和y个B任意组合的个数是\textrm{C}_{x+y}^{x}

那么 n+m个A和n+m个B任意组合的个数就是\textrm{C}_{2n+2m}^{n+m}

问题二:求非法字符串的个数

ps:以下皆以n=1,m=2举例

给出n=1,m=2的合法序列:

ABABAB

ABABBA

ABBAAB

ABBABA

ABBBAA

BAABBA

BAABAB

BABAAB

BABABA

BABBAA

BBAAAB

BBAABA

BBABAA

 

合法的字符串有什么特性呢?

我们假设A的值为1,B的值为-1。

这样一个字符串就对应一个前缀和序列。

比如上面给出的最后一个字符串BBABAA的前缀和序列为{-1,-2,-1,-2,-1,0}

合法字符串对应的前缀和序列应满足 -m<=sum[i]<=n(1<=i <=2n+2m)

这样我们就可以把非法的字符串划分成两个不相交的集合

即我们从左往右枚举,如果先出现了sum[i]= -(m+1),我们就把它归到第一类,如果先出现了sum[i]=n+1,我们就把它归到第二类

我们以第一类字符串集为例,看看怎么求它的元素个数

这个字符串集元素的特点就是:1.它有n+m个A,n+m个B。2.存在一个最小的i,使得sum[i]=-(m+1)

实际意义是指B在某一时刻过于多,比如一个非法字符串BBBAAA  sum[3]=-3 它先消耗了两个BA中的B,第三个B想消耗AB中的B,但此时这个B是没办法使用的

这个字符串集设为s,它的大小直接求不是很好求,但是我们可以构造一个和它一一对应的字符串集t,这样我们求出t的元素个数,就能知道s的

即有函数关系f(s)=t,g(t)=s

假设我们现在有一个第一类非法字符串,它有n+m个A,n+m个B,并且它肯定存在一个最小的i,使得sum[i]=-(m+1)  (ps:这个值说明前i个字符中,B比A多m+1个),我们把这前i个字符翻转(A变成B,B变成A),后面的字符不变,就得到了一个唯一确定的字符串。新得到的字符串有以下特性:它有n+m+(m+1)个A,n+m-(m+1)个B,它肯定存在一个最小的j,使得sum[j]=m+1。易得i=j。

这个翻转过程就是函数关系f,新得到的字符串就是s中的一个元素。

字符串集s的特点就是:1.它有n+m+(m+1)个A,n+m-(m+1)个B。2.它肯定存在一个最小的j,使得sum[j]=m+1

相应的,给出一个s中的元素,从左到右枚举找到这个j,我们也能翻转出唯一确定的一个t中的元素。

我们观察s的两个特点,很容易得出,只要满足特点一,就能满足特点二(因为sum[length]=sum[2n+2m]=2(m+1)>=m+1)

也就是说字符串集s的元素个数就是n+m+(m+1)个A,n+m-(m+1)个B任意组合的个数,也就是\textrm{C}_{2n+2m}^{n-1}(见上述问题一证明)

第二类集合的个数相应求出,为\textrm{C}_{2n+2m}^{m-1}

 

按上述思路再考虑一下n=0或m=0的特殊情况就可以啦

简单说一下:

n>0&&m>0   合法字符串的限制条件是-m<=sum[i]<=n

n>0&&m==0 合法字符串的限制条件是0<=sum[i](其实答案就是卡特兰数\textrm{C}_{2n}^{n}-\textrm{C}_{2n}^{n-1},跟括号匹配是一个意思)

n==0&&m>0 合法字符串的限制条件是sum[i]<=0

n==0&&m==0 没有限制条件(答案是1,只有那个空字符串)

代码:

#include
#include
using namespace std;
const long long mo=1e9+7;
const int N=4e3+100;
int n,m;
long long jie[N],ni[N],ans;
long long poww(long long a,long long x){
    long long ans=1;
    while(x){
        if(x&1)ans*=a,ans%=mo;
        a*=a,a%=mo;
        x>>=1;
    }
    return ans;
}
void init(){
    jie[0]=1;
    ni[0]=poww(jie[0],mo-2);
    for(int i=1;i

推导过程中还有个副产品

设有 a个自由A,a'个受限A,b个自由B,b'个受限B,其中a'<=b,b'<=a(自由和受限的意思:以A为例,自由A的意思是使用的时候没有条件限制;受限A指当我们在放第i个受限A时,前面应至少有i个B(不管是自由B还是受限B))

那么组成的合法字符串个数为\textrm{C}_{a+a'+b+b'}^{a+a'}-\textrm{C}_{a+a'+b+b'}^{a+a'+b+1}-\textrm{C}_{a+a'+b+b'}^{b+b'+a+1} =\textrm{C}_{a+a'+b+b'}^{a+a'}-\textrm{C}_{a+a'+b+b'}^{b'-1}-\textrm{C}_{a+a'+b+b'}^{a'-1}

对应的前缀和序列满足-b<=sum[i]<=a

本题是a=b'=n,b=a'=m的情况

dp之后写嘤嘤嘤

你可能感兴趣的:(◈数论)