【数学:卡特兰数】总结

其实之前就研究了一下卡特兰数 只是因为不知道怎么了就突然忘记继续搞下去了


听了刘老师的卡特兰数后 还是认真写个总结吧


一:卡特兰数的前几个数


为了以后能即使发现是卡特兰数 贴 几个卡特兰数的前几个数

前20项为(OEIS中的数列A000108):1, 1, 2, 5, 14, 42, 132, 429, 1430, 4862, 16796, 58786, 208012, 742900, 2674440, 9694845, 35357670, 129644790, 477638700, 1767263190

二:卡特兰数的一般公式运用


1.


2.


3.



公式一

对于 1 先从一个题目看看这个公式如何来的

习题一.考虑由n个+1和n个-1构成的2n项序列a1,a2,a3,....a2n

其部分和总满足 a1+a2+a3+..ak>=0 (k=1,2,3,....2n)

证明这样的序列满足卡特兰数.


证明如下(组合数学教科书上的):巧妙的运用了一组等价变幻


【数学:卡特兰数】总结_第1张图片


对于公式2


可以考虑这个题目



  • Cn表示通过连结顶点而将n + 2边的凸多边形分成三角形的方法个数。下图中为n = 4的情况:



公式3待定



公式4:



由这个题可以知另一个好公式


  • Cn表示所有在n × n格点中不越过对角线的单调路径的个数。一个单调路径从格点左下角出发,在格点右上角结束,每一步均为向上或向右。计算这种路径的个数等价于计算Dyck word的个数:X代表“向右”,Y代表“向上”。下图为n = 4的情况:


其实还有另外一个方便计算的公式

C(m,n)=C(m-1,n)+C(m,n-1);  若(m<n) 则C(m,n)=0

而C(n,n) 即为 n的卡特兰数


题目链接:

http://blog.csdn.net/zy691357966/article/details/40514945


再考虑一些不容易看出来的卡特兰数题目(那种显而易见的就不贴了)

1.

  • Cn表示有n个节点组成不同构二叉树的方案数。下图中,n等于3,圆形表示节点,月牙形表示什么都没有。
  • Cn表示有2n+1个节点组成不同构满二叉树(full binary tree)的方案数。下图中,n等于3,圆形表示内部节点,月牙形表示外部节点。本质同上。
 公式2卡特兰数理念(子问题合并)


2.

  • Cn表示用n个长方形填充一个高度为n的阶梯状图形的方法个数。下图为n = 4的情况:

不知道怎么证

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