这是本文档旧的修订版!
以下内容参考自北大版《组合数学》。
分拆:将自然数n写成递降正整数和的表示。
$$n=r_1+r_2+⋯+r_k\quad r_1≥r_2≥⋯≥r_k≥1$$
和式中每个正整数称为一个部分。
分拆数:p_n。自然数n的分拆方法数。
自0开始的分拆数:
n | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |||||||||
p_n | 1 | 1 | 2 | 3 | 5 | 7 | 11 | 15 |
其中恰有k个部分的分拆,称为k部分拆数,记作p(n,k)。
本题要求计算k部分拆数p(n,k)。多组输入,其中n上界为10000,k上界为1000,对1000007取模。
显然,k部分拆数 p(n,k)同时也是下面方程的解数:
$$n-k=y_1+y_2+⋯+y_k\quad y_1≥y_2≥⋯≥y_k≥0$$
如果这个方程里面恰有j个部分非0,则恰有p(n-k,j)个解。因此有和式:
$$p(n,k)=∑_{j=1}^k p(n-k,j)$$
相邻两个和式作差,得:
$$p(n,k)=p(n-1,k-1)+p(n-k,k)$$
根据这个可以轻易地写出程序。
#include<stdio.h> #include<string.h> int p[10005][1005];/*将自然数n分拆为k个部分的方法数*/ int main() { int n,k; while(~scanf("%d%d",&n,&k)) { memset(p,0,sizeof(p)); p[0][0]=1; int i; for(i=1;i<=n;++i) { int j; for(j=1;j<=k;++j) { if(i-j>=0)/*p[i-j][j]所有部分大于1*/ { p[i][j]=(p[i-j][j]+p[i-1][j-1])%1000007;/*p[i-1][j-1]至少有一个部分为1。*/ } } } printf("%d\n",p[n][k]); } }
生成函数:一种幂级数。各项的系数为数列中的对应项。
由等比数列求和公式,有:
$$1/(1-x^k )=1+x^k+x^2k+x^3k+⋯$$
$$1+p_1 x+p_2 x^2+p_3 x^3+⋯=\frac{1}{1-x} \frac{1}{1-x^2} \frac{1}{1-x^3}…$$
对于k部分拆数,生成函数稍微复杂。具体写出如下:
$$∑_{n,k=0}^∞ {p(n,k) x^n y^k }=\frac{1}{1-xy} \frac{1}{1-x^2 y} \frac{1}{1-x^3 y}…$$
Ferrers图:将分拆的每个部分用点组成的行表示。每行点的个数为这个部分的大小。
根据分拆的定义,Ferrers图中不同的行按照递减的次序排放。最长行在最上面。
例如:分拆12=5+4+2+1的Ferrers图。
将一个Ferrers图沿着对角线翻转,得到的新Ferrers图称为原图的共轭,新分拆称为原分拆的共轭。显然,共轭是对称的关系。
例如上述分拆12=5+4+2+1的共轭是分拆12=4+3+2+2+1。
最大k分拆数:自然数n的最大部分为k的分拆个数。
根据共轭的定义,有显然结论:
最大k分拆数与k部分拆数相同,均为p(n,k)。