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卡特兰数能够应用于两个典型问题:
1.出栈合法性:一个栈(无穷大)的进栈序列为1,2,3,...,n。问有多少个不同的出栈序列?
(分析)假定,最后出栈的元素为k。显然,k取不同值时的情况是相互独立的,也就是求出每种k最后出栈的情况数后可用加法原则。
因为k最后出栈,因此。在k入栈之前。比k小的值均出栈。此处情况有f(k-1)种。
而之后比k大的值入栈。且都在k之前出栈。因此有f(n-k)种方式。
因为比k小和比k大的值入栈出栈情况是相互独立的。此处可用乘法原则,f(n-k)*f(k-1)种,求和便是Catalan递归式。
2.凸多边形三角划分:输入凸多边形的边数n。求不同划分的方案数f(n)
(分析)求f(n)的问题等价于——用k把凸多边形分成两部分,这时对于固定的k。
方案数w(k)=凸k多边形的划分方案数乘以凸n-k+1多边形的划分方案数
而k能够从2到n-1连续变化,即f(n)=w(2)+w(3)+...+w(n-1)
最后求和即得到卡特兰数的递推式。
当然,假设求凸多边形最优三角划分时,思路也是从k处断开。然后动态规划求解。
当n不大时,可考虑算好前n个Cartalan数直接返回。
cpp代码:
#include<iostream> using namespace std; int main(){ string Cartalan[]={"1","1","2","5","14", "42","132","429","1430","4862", "16796","58786","208012","742900","2674440", "9694845","35357670","129644790","477638700","1767263190", "6564120420","24466267020"}; int n; while(cin>>n){ cout<<Cartalan[n]<<endl; } return 0; }