卡特兰数列(Catalan )

简述

卡特兰数又称卡塔兰数,它是组合数学中一个常出现在各种计数问题中出现的数列,其前几项为 : 1, 1, 2, 5, 14, 42, 132, 429, 1430, 4862, 16796, 58786, 208012, ......

卡特兰数表1-100

公式

1.递归公式1     f(n)=\sum_{i=0}^{n-1}f(i)*f(n-i-1)

2.递归公式2     f(n)=\frac{f(n-1)*(4*n-2)}{(n+1)}

3.组合公式1     f(n)=\frac{C_2_n^n}{n+1}

4.组合公式 2    f(n)=C_2_n^n-C_2_n^{n-1}

5.增长趋势      f(n)\sim \frac{4^n}{{n^{\frac{3}{2}}}\sqrt{\pi }}

应用

  1. 二叉树的计数:已知二叉树有 n 个结点,求能构成多少种不同的二叉树
  2. 括号化问题:一个合法的表达式由()包围,()可以嵌套和连接,如:(())()也是合法表达式,现给出 n 对括号,求可以组成的合法表达式的个数
  3. 划分问题:将一个凸 n+2 多边形区域分成三角形区域的方法数
  4. 出栈问题:一个栈的进栈序列为1,2,3,..n,求不同的出栈序列有多少种
  5. 路径问题:在 n*n 的方格地图中,从一个角到另外一个角,求不跨越对角线的路径数有多少种
  6. 握手问题:2n 个人均匀坐在一个圆桌边上,某个时刻所有人同时与另一个人握手,要求手之间不能交叉,求共有多少种握手方法

 详细应用解释:This is the link

This is the code

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

#include
#include
#include
using namespace std;
long long cat[50];
long long Cat1(int n)
{
    memset(cat,0,sizeof(cat));
    cat[0]=cat[1]=1;
    for(int i=2;i<=n;++i)
    {
        for(int j=0;j

    f(n)=\frac{f(n-1)*(4*n-2)}{(n+1)}

#include
#include
#include
using namespace std;
long long cat[50];
long long Cat2(int n)
{
    memset(cat,0,sizeof(cat));
    cat[0]=1;
    for(int i=1;i<=n;++i)
    {
        cat[i]=((cat[i-1])*(i*4-2))/(i+1);
    }
    return cat[n];
}
int main()
{
    int n;
    scanf("%d",&n);
    printf("%lld\n",Cat2(n));
    return 0;
}

    f(n)=\frac{C_2_n^n}{n+1} 

#include
#include
#include
using namespace std;
long long cat[50];
long long tatal;
void Cat3(int n)
{
    tatal=1;
    for(int i=0;i

  f(n)=C_2_n^n-C_2_n^{n-1}

两个公式相当于一个,第一个是用第二个化简来的

#include
#include
#include
using namespace std;
long long cat[50];
long long tatal;
void Cat4(int n)
{
    tatal=1;
    for(int i=0;i

 

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