Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Полнопереборные алгоритмы.doc
Скачиваний:
50
Добавлен:
13.04.2015
Размер:
801.79 Кб
Скачать

1100, 1010, 1001, 0110, 0101, 0011.

Таким образом, каждому сочетанию из m по n соответствует последовательность из n единиц и m-1 нулей. Число таких последовательностей равно числу способов, которыми можно выбрать m-1 мест для нулей из n+m-1 общего числа мест (), или то же самое числу способов выбораn мест для единиц из n+m-1 мест (). Равенство следует из равенства .

Композиции и разбиения. Пусть стоит задача порождения разбиения положительного числа n в последовательность неотрицательных целых чисел {p1,p2,…,pk}, так что p1+p2+…+pk=n причем на рi могут накладываться различные ограничения.

Если порядок чисел рi важен, то (p1,p2,…,pk) называется ком­позицией n. Поиск композиций ведется с ограничением рi>0.

Если k фиксировано, то такие композиции называются композициями n из k частей. При их поиске ограничение рi>0 может сниматься, т.е. разрешается рi=0.

Если порядок рi не важен и рi>0, то {p1,p2,…,pk} является мультимножеством и называется разбиением n.

Поясним различие между композициями, композициями из k частей и разбиениями на следующем примере:

n=3,

композиции: (3), (1,2), (2,1), (1,1,1),

композиции из двух частей (рi>0): (1,2), (2,1),

композиции из двух частей (рi0): (0,3), (1,2), (2,1), (3,0),

разбиения: {3}, {1,2}, {1,1,1}.

Теорема. Число композиций n равно 2n-1.

Доказательство. Разделим отрезок длины n на n отрезков единич­ной длины с помощью (n-1) точки. Тогда композиции n взаимно однозначно соответствует пометка некоторых из точек разделения. Элемен­тами композиции в этом случае будет расстояние между смежными точками. Например, композиция (2,2,1), n=5 представлена на рис.1.

Следовательно, каждая композиция nсоответствует способу выбора подмножества из (n-1) точек. То есть число композицийnравно 2n-1.

Теорема. Число композицийnизkчастей с ограничениемрi>0 равно.

Доказательство. Представим композицию также как при доказательстве предыдущей теоремы. Каждая композицияnизkчастей (рi>0) соответствует способу выбора (k-1)-элементного подмножества точек изn-1 точек. То есть число таких композиций равно.

Теорема. Число композиций n из k частей, если pi0 равно .

Доказательство. Каждой композицииnизkчастей прирi0 взаимно однозначно соответствует двоичный набор, такой, что первое слагаемое равно числу единиц, стоящих перед первым нулем в наборе, второе -числу единиц, стоящих перед первым и вторым нулями, и т.д. Пример такого представления композицииn=4,k=3 приведен в табл.1.

Длина набора равна n+k-1,число нулей равноk-1,следовательно, число наборов (искомых композиций) равно числу способов выбораk-1 мест для нулей изn+k-1 мест ()или тоже самое числу способов выбораnмест для единиц изn+k-1 мест ().

Таблица 1.

Композиция

Двоичный набор

Сочетание из 6 по 2

1

0+0+4

0 0 1 1 1 1

1 2

2

0+1+З

0 1 0 1 1 1

1 3

3

0+2+2

0 1 1 0 1 1

1 4

...

...

...

...

13

3+0+1

1 1 1 0 0 1

4 5

14

3+1+0

1 1 1 0 1 0

4 6

15

4+0+0

1 1 1 1 0 0

5 6

Доказательство данной теоремы можно было также получить путем установки взаимно однозначного соответствия между данными композициями и множеством всех сочетания из k элементов по n с повторениями.