第一类第二类斯特林数总结


第一类Stirling数是有正负的,其绝对值是包含n个元素的集合分作k个环排列的方法数目。
递推公式为, S(n,0) = 0, S(1,1) = 1.   S(n+1,k) = S(n,k-1) + nS(n,k)。 
边界条件: S(0 , 0) = 1 S(p , 0) = 0 p>=1 S(p , p) =1 p>=0 
一些性质: S(p ,1) = 1 p>=1 S(p, 2) = 2^(p-1)– 1 p>=2   


第二类Stirling数是把包含n个元素的集合划分为正好k个非空子集的方法的数目。   
递推公式为:   S(n,k)=0; (n<k||k=0)   S(n,n) = S(n,1) = 1,   
S(n,k) = S(n-1,k-1) + kS(n-1,k).
考虑第p个物品,p可以单独构成一个非空集合,此时前p-1个物品构成k-1个非空的
不可辨别的集合,方法数为S(p-1,k-1);
也可以前p-1种物品构成k个非空的不可辨别的集合,
第p个物品放入任意一个中,这样有k*S(p-1,k)种方法。



sdut 2883

n场比赛,m张牌(n>=m)每场比赛用一张牌,

每张牌至少用一次,问有几种方案数。

分析:n场比赛划分成m个集合,每个集合里的比赛只用同一张牌,

没有空的集合。也就是说把包含n个元素的集合划分为正好m个非空子集的方法的数目,

再乘m的全排列。


#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstdlib>
#include<vector>
#include<cmath>
#include<string>
#include<algorithm>
#include<set>
#include<map>
#include<cstring>
#include<queue>
#include<stack>
#include<list>

using namespace std;
typedef long long ll;
const ll mod=1e9+7;

ll sum[110][110];
ll jiec[102];

int main(){
	jiec[0]=1;jiec[1]=1;jiec[2]=2;
    for(ll i=3;i<102;i++){
        jiec[i]=(jiec[i-1]*i)%mod;
    }
	for(ll i=0;i<=102;i++){
		for(ll j=0;j<=102;j++){
			if( j==0 || j>i )sum[i][j]=0;
			else if( i==j || j==1 )sum[i][j]=1;
			else sum[i][j]=( sum[i-1][j-1] + j*sum[i-1][j] )%mod;
		}
	}
	int n,m;
	while( scanf("%d %d",&n,&m)!=EOF ){
		printf("%lld\n",(jiec[m]*sum[n][m] )%mod );
	}



	return 0;
}




sdut 3144

现在给你一个数集S的大小n,请输出将它划分为集合的方法总数ans是多少?

#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstdlib>
#include<vector>
#include<cmath>
#include<string>
#include<algorithm>
#include<set>
#include<map>
#include<cstring>
#include<queue>
#include<stack>
#include<list>

using namespace std;
typedef long long ll;
const ll mod=1e9+7;
const int maxn=5002;

ll sum[2][maxn];
ll ans[maxn];


void  cal(){
    for(ll i=0;i<maxn;i++){
		ans[i]=0;
		for(ll j=0;j<maxn;j++){
			if( j==0 || j>i )sum[i%2][j]=0;
			else if( i==j || j==1 )sum[i%2][j]=1;
			else sum[i%2][j]=( sum[ (i-1)%2 ][j-1] + j*sum[ (i-1)%2 ][j] )%mod;
			ans[i]=(ans[i]+sum[i%2][j])%mod;
		}
	}
}



int main(){
	cal();
	int n;
	int cas=1;
	while( scanf("%d",&n)!=EOF ){
		printf("Case #%d: %lld\n",cas++,ans[n]%mod );
	}
	return 0;
}







### 第一类斯特林的定义与计算 第一类斯特林(Signed Stirling numbers of the first kind 或 Unsigned Stirling numbers of the first kind)是组合数学中的重要工具之一,主要用于描述排列分解成若干不相交循环的方式量。具体来说,它表示将 \(n\) 个不同元素划分为 \(k\) 个非空循环排列的方法目。 #### 定义 第一类斯特林通常记作 \([n, k]\),其中: - 如果考虑带符号的第一类斯特林,则其可以用来表达下降阶乘多项式的系。 - 不带符号的第一类斯特林则直接计划分方式的量[^1]。 对于正整 \(n\) 和 \(k\),\(|S_1(n, k)|\) 表示的是把 \(n\) 个对象分成 \(k\) 个环状排列的不同方法总。而有符号版本会引入交替符号来适应某些特定代结构下的需求。 #### 性质 以下是关于第一类斯特林的一些基本性质: - 当 \(n = k\) 时,显然只有一种可能的情况——即每个单独的对象构成自己的一个长度为一的圈;因此我们得到边界条件\[|S_1(k,k)|=1.\] - 若试图构建少于实际可分组情况或者超出合理范围内的分区方案都是不可能完成的任务,所以当\(k>n\)或\(k<0\)的时候,\( |S_1(n,k)|=0 .\)[^2] #### 计算法则 通过递推关系能够有效地求解这些值: 设无符号第一类斯特林满足如下递归公式: \[ S_1(n , k )=(n−1)\times{}S_1((n−1),k)+S_1((n−1),(k−1)) \] 这里体现了两种情形:要么新加入的一个成员自己形成一个新的独立周期,这对应着后者项;或者是被插入到已存在的某个现有周期之中去扩展之,这就关联到了前者那一部分贡献因子。(n − 1)代表了可供选择的位置点位[^3]. 下面给出基于上述公式的简单C++实现代码片段: ```cpp #include <bits/stdc++.h> using namespace std; long long stirling_first_kind(int n, int k){ vector<vector<long long>> dp(n+1,vector<long long>(k+1)); for (int i = 0;i<=n;i++) { for (int j = 0;j<=min(i,k);j++){ if(j==0 || j ==i ){ dp[i][j]=1; } else{ dp[i][j]=(i-1)*dp[i-1][j]+dp[i-1][j-1]; } } } return dp[n][k]; } // Example usage int main(){ cout<<stirling_first_kind(5,2)<<endl;// Output should be 50 according to definition and properties. } ```
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