源代码及简单分析:
把加法变为幂运算
这里先给出2个例子,等会再结合题目分析:
第一种:
有1克、2克、3克、4克的砝码各一 枚,能称出哪几种重量?每种重量各有几种可能方案?
考虑用母函数来接吻这个问题:
我们假设x表示砝码,x的指数表示砝码的重量,这样:
1个1克的砝码可以用函数1+x表示,
1个2克的砝码可以用函数1+x2表示,
1个3克的砝码可以用函数1+x3表示,
1个4克的砝码可以用函数1+x4表示,
上面这四个式子懂吗?
我们拿1+x2来说,前面已经说过,x表示砝码,x的指数表示重量,即这里就是一个质量为2的砝码,那么前面的1表示什么?1代表重量为2的砝码数量为0个。(理解!)
不知道大家理解没,我们这里结合前面那句话:
“把组合问题的加法法则和幂级数的t的乘幂的相加对应起来”
1+x2表示了两种情况:1表示质量为2的砝码取0个的情况,x2表示质量为2的砝码取1个的情况。
这里说下各项系数的意义:
在x前面的系数a表示相应质量的砝码取a个,而1就表示相应砝码取0个,这里可不能简单的认为相应砝码取0个就该是0*x2(想下为何?结合数学式子)。
所以,前面说的那句话的意义大家可以理解了吧?
几种砝码的组合可以称重的情况,可以用以上几个函数的乘积表示:
(1+x)(1+x2)(1+x3)(1+x4)
=(1+x+x2+x3)(1+x3+x4+x7)
=1+x+x2+2x3+2x4+2x5+2x6+2x7+x8+x9+x10
从上面的函数知道:可称出从1克到10克,系数便是方案数。(!!!经典!!!)
例如右端有2x5 项,即称出5克的方案有2:5=3+2=4+1;同样,6=1+2+3=4+2;10=1+2+3+4。
故称出6克的方案有2,称出10克的方案有1 。
接着上面,接下来是第二种情况:
求用1分、2分、3分的邮票贴出不同数值的方案数:
大家把这种情况和第一种比较有何区别?第一种每种是一个,而这里每种是无限的。
以展开后的x4为例,其系数为4,即4拆分成1、2、3之和的拆分数为4;
即 :4=1+1+1+1=1+1+2=1+3=2+2
这里再引出两个概念整数拆分和拆分数(没有顺序):
所谓整数拆分即把整数分解成若干整数的和(相当于把n个无区别的球放到n个无标志的盒子,盒子允许空,也允许放多于一个球)。
整数拆分成若干整数的和,办法不一,不同拆分法的总数叫做拆分数。
#include
using namespace std;
const int N=120;
int f[N+1],a[N+1],g[N+1];
int i,j,k,n,m;
int main()
{
while(cin>>n)
{
for (i = 0; i <= n; ++i) // 母函数第一个因子,全为1
f[i]=1;
for (i = 2; i <= n; ++i) // f[]保存前面i-1个因子相乘的结果
{
for (j = 0; j <= n; ++j)
a[j]=0;
j=0;
while (j <= n) // a[j]=k表示的是k*(x^j),a[]数组表示母函数的第i个因子
{
a[j]=1;
j+=i;
}
for (j = 0; j <= n; ++j) // 暂存f[]*a[]的结果
g[j] = 0;
for (j = 0; j <= n; ++j)
for(k = 0; k <= n-j; ++k)
g[j+k] += f[j]*a[k]; // 为了不让f[]的值因为改动而影响以后的值,用g[]来暂存结果
// 两个母函数的因子相乘,若f[j],a[k]分别属于第1、2个因子,那么f[j]*(x^j)*a[k]*(x^k)==f[j]*a[k]*(x^(j+k))
// 故有g[j+k]+=f[j]*a[k]
for (j = 0; j <= n; ++j)
f[j] = g[j];
}
cout<
return 0;
}