群论是数学分支之一,在OI中的运用主要在于置换群和Burnside引理,polya定理。
http://blog.csdn.net/liangzhaoyang1/article/details/72639208
http://blog.csdn.net/gengmingrui/article/details/50564027
http://www.cnblogs.com/candy99/category/955780.html
https://files.cnblogs.com/files/HocRiser/Burnside.pdf
首先介绍群的概念
群是一个集合和一个定义在集合上的运算$*$组成的有序二元组,这个集合中的元素包含非常广泛(元素本身就可以是一种运算等等)。群需要满足四个公理:封闭性(对于*运算封闭),结合性($a*b=b*a$),存在幺元($e*a=a$),任意元素存在逆元($a*a^{-1}=e$)。
然后是置换群$G$:一个置换规定一种变换法则,将集合中的一些元素映射成另一些。
OI中一般可以认为“元素”是一个数组${a_i}$,对这个数组的变换(如交换某两个元素,翻转等等)就是置换,置换群就是一个置换的集合加上一个“叠加”运算(就是两个置换一次操作)。
有了这些概念,就可以引入Burnside的概念了。
不动点$c(a_i)$:若某元素在置换$a_i$下不改变,则成它为置换$a_i$的不动点。
元素轨道$E_k$(等价类):一个元素经过置换能得到的所有元素集合(这里元素可以看做一个点,置换可以看作走一条边,轨道就是能走到的所有点的集合)。
稳定化子$Z_k$ :使操作后这个元素不变的置换集合(即这个元素是此集合内所有置换的不动点)。
拉格朗日定理:一个有限群的子群的元素个数必能整除这个群的元素个数。
轨道-稳定化子定理:$|E_k|*|Z_k|=G$
由上式即可推出Burnside引理:一个置换群的等价类的个数等于各置换不动点个数的平均值。
证明见上面第四个网址,下同。
但是要求每个置换的不动点个数过于复杂,这时候就需要用到polya定理,就是将不动点的个数具体化为颜色的循环个数次方。
概念理解之后就可以做练习了,下面是例题。
注意题目是否给出了恒等变换,如果没有则需要自己添加。
切记:循环是所有问题的突破口,DP与数学通式是大部分题目的标算。
不涉及定理的题目:POJ3270,POJ2369,POJ1721,POJ3128,BZOJ1025
polya定理:BZOJ1004,POJ2409,POJ2154