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组合数的几种计算方法

2017-09-07 14:20 274 查看
组合数一种是OI中比较常用的知识

除了实际的分析之外,我们要考虑的,就是如何快速计算组合数

下面介绍几种常用的计算组合数的方法

朴素公式法

顾名思义,直接套公式
int C(int n,int m){
int ans=1;
for(int i=1;i<=m;i++) ans=ans*(n-m+i)/i;
return ans;
}


如果要对质数P取模,就是这样:
int C(int n,int m){
int ans=1;
for(int i=1;i<=m;i++) ans=(LL)ans*(n-m+i)*inverse(i)%P;
return ans;
}

其中inverse是i对P的逆元,inverse(i)=i^(P-2)   【用到快速幂】

递推式法

C(n,m)=C(n-1,m-1)+C(n-1,m)
边界:C(i,0)=C(i,i)=1
这个递推式用到了动态规划的思想,对于第m个物品,有取和不取两种情况
可以在O(n^2)的时间内算出所有的C(n,m)

void cal(){
C[0][0]=1;
for(int i=1;i<=n;i++){
C[i][0]=C[i][i]=1;
for(int j=1;j<=(i>>1);j++){
C[i][j]=C[i][i-j]=(C[i-1][j-1]+C[i-1][j])%P;
}
}
}


Lucas定理

对于n和m比较大(<=10^18)的组合数,就要用到LUCAS定理啦

Lucas定理解决的是n,m比较大而p是小于100000质数

简而言之就是Lucas(n,m)=C(n%p,m%p)*Lucas(n/p,m/p)%p;

其中组合数C是用任意一种计算10五次方内取模的组合数计算

比如可以预处理阶乘fac[i],然后直接C(n,m)=fac
*quickpow(fac[n-m]*fac[m],p-2)%p;

或者O(n)套公式直接算也可以

要注意n可能小于m,因为是取模后的结果,这个时候返回0【不然会RE】

LL Lucas(LL n,LL m){
if(n<m||!m) return 1;
return C(n%P,m%P)*Lucas(n/P,m/P)%P;
}


配合Lucas定理,由于n和m都在10^5范围内,使用预处理阶乘的方法再好不过了:


预处理阶乘法

其实就是直接套公式,只不过使用了 预处理阶乘+逆元,查询复杂度O(log100000),非常低

void cal(){
fac[0]=1;
for(int i=1;i<=P;i++) fac[i]=fac[i-1]*i%P;
}

inline LL qpow(LL a,LL b){
LL ans=1;
for(;b;b>>=1,a=a*a%P) if(b&1) ans=ans*a%P;
return ans;
}

inline LL C(LL n,LL m){
if(n<m) return 0;
return fac
*qpow(fac[n-m]*fac[m]%P,P-2)%P;
}



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