【专题】组合数学之球盒问题

这篇博客详细探讨了组合数学中的球盒问题,包括8种不同情况的解决方案:球相同盒不同、球不同盒相同等。文章通过插板法、动态规划和斯特林数等概念,阐述了如何计算在不同约束条件下的方案数,并强调了解决此类问题的化归思想的重要性。

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球盒问题是组合数学中的经典问题,问题统一一下就是这样:
nnn 个(不)同的球,放进 mmm 个(不)同的盒子里,(不)允许有空盒,求方案数。

根据上面的描述可以看出,这个问题总共有 888 种情况,我们一个一个来看。为了方便起见,我们只考虑有解的情况

  • 球相同,盒不同,无空盒

    Cn−1m−1C_{n - 1}^{m - 1}Cn1m1

    可以用插板法,nnn 个球中总共有 n−1n - 1n1 个空隙,根据条件,我们只需要在 n−1n - 1n1 个空隙中插 m−1m-1m1 个板子即可。

  • 球相同,盒不同,有空盒

    Cn+m−1m−1C_{n + m - 1}^{m - 1}Cn+m1m1

    既然允许有空盒,那么我们可以多加 mmm 个“虚”的球,预先塞进每个盒子。

    这样问题就化归成了有 n+mn + mn+m 个相同的球和 mm

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