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卡特兰数

时间:2024-07-02 19:32:03浏览次数:9  
标签:Cat cdots 序列 2n times 卡特兰

卡特兰数:

其对应序列为:

\(H_0\) \(H_1\) \(H_2\) \(H_3\) \(H_4\) \(H_5\) \(H_6\) \(H_7\) \(\cdots\) \(H_n\)
1 1 2 5 14 42 132 429 \(\cdots\) \(\frac{C_{2n}^n}{n+1}\)
  • \( H_n\begin{cases} \sum_{i=1}^nH_{i-1}\times H_{n-i}\ n\geq2,n\in\mathbb{N_{+}}\\ 1\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ n=0,1 \end{cases} \)
  • \(H_n=\frac{H_{n-1}\ \times(4n-2)}{n+1}\)
  • \(H_n=C_{2n}^n-C_{2n}^{n-1}\)

 

对于一下问题属于 Catalan 数列:

\(1\).给定 \(n\) 个 \(0\) 和 \(n\) 个 \(1\),排成的长度为 \(2n\) 的序列,满足任意前缀序列中 \(0\) 的个数都不少于 \(1\) 的个数的序列有多少个。(将 \(01\) 序列置于坐标系中,起点定于原点。若 \(0\) 表示向右走,\(1\) 表示向上走,路径上的任意一点,横坐标大于等于纵坐标的合法路径数量。)

image

\(2\).一个栈的进栈序列为 \(1,2,3, \cdots ,n\) 有多少个不同的出栈序列?

将进栈视为 \(0\) ,将出栈视为 \(1\) ,则与第一个问题相同,故答案为 \(Cat_n\)

\(3\).\(n\) 个节点,可以构造多少不同二叉树?

设 \(f(n)\) 为 \(n\) 个节点构成的不同二叉树的数量。
该问题答案为 不同情况下左子树的方案数 \(\times\) 对应右子树的方案数 的和。
即 \(f(n)=f(0)\times f(n-1)+f(1)\times f(n-2)+\cdots+f(n-1)\times f(0)\)
会发现 \(f(n)=\sum_{i=1}^nf(i-1)\times f(n-i)\) ,与 \(Cat_n\) 的递推式相同,故答案为 \(Cat_n\) 。

标签:Cat,cdots,序列,2n,times,卡特兰
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