组合数的几种求法

组合数计算技巧
本文介绍在不同条件下计算组合数的方法,包括直接计算、使用卢卡斯定理等,并提供了多种情况下的具体实现代码。
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Cnm%pC_n^m\%pCnm%p

  1. 0≤m≤n≤10000\leq m\leq n\leq 10000mn10001≤p≤1e91\leq p \leq 1e91p1e9,直接求
void Com(int n,int p){
	C[0][0]=1;
	for(int i=1;i<=1000;++i){
		for(int j=0;j<=i;++i){
			if(j==0||j==i) C[i][j]=1%p;
			else C[i][j]=(C[i-1][j-1]+C[i-1][j])%p;
		}	
	}
}
  1. 0≤m≤n≤1e180\leq m\leq n\leq 1e180mn1e181≤p≤1e61\leq p \leq 1e61p1e6,用卢卡斯定理
LL f[N];  //N为组合数的底数 的范围  
void init(int p){  
    f[0] = 1;  
    for(int i = 1; i <= p; ++i)  
        f[i]  = f[i-1] * i % p;  
}  
LL pow_mod(LL a, LL x, int p){  
    LL ret = 1;  
    a %= p;  
    while(x){  
        if(x & 1){  
            ret = ret * a % p;  
            --x;  
        }  
        else{  
            a = a * a % p;  
            x >>= 1;    
        }  
    }  
    return ret;  
}  
LL Lucas(LL n, LL k, int p){  
    LL ret = 1;  
    while(n && k){  
        LL nn = n % p, kk = k % p;  
        if(nn < kk) return 0;  
        ret = ret * f[nn] * pow_mod(f[kk] * f[nn - kk] % p, p - 2, p) % p;  
        n /= p;  
        k /= p;  
    }  
    return ret;  
}
  1. 0≤n≤1e180\leq n\leq 1e180n1e180≤m≤1e60\leq m\leq 1e60m1e61≤p≤1e91\leq p \leq 1e91p1e9,用卢卡斯定理
LL quick_mod(LL a, LL b)  
{  
    LL ans = 1;  
    a %= p;  
    while(b)  
    {  
        if(b & 1)  
        {  
            ans = ans * a % p;  
            b--;  
        }  
        b >>= 1;  
        a = a * a % p;  
    }  
    return ans;  
}  
  
LL C(LL n, LL m)  
{  
    if(m > n) return 0;  
    LL ans = 1;  
    for(int i=1; i<=m; i++)  
    {  
        LL a = (n + i - m) % p;  
        LL b = i % p;  
        ans = ans * (a * quick_mod(b, p-2) % p) % p;  
    }  
    return ans;  
}  
  
LL Lucas(LL n, LL m)  
{  
    if(m == 0) return 1;  
    return C(n % p, m % p) * Lucas(n / p, m / p) % p;  
} 
  1. 对于底数固定的,递推求所有组合数
C[0]=1;
for(int i=1;i<=n;++i)  
            C[i]=C[i-1]*(n-i+1)%mod*inv[i]%mod;
  1. 0≤m≤n≤1e60\leq m\leq n\leq 1e60mn1e61≤p≤1e51\leq p \leq 1e51p1e5,p可能为合数。因为p为合数好多东西不能用,所以直接对结果的每个质因子取模,可以避免除法。
    nefu628

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### 使用回溯法计算组合数的算法实现 回溯法是一种通过逐步构建候选解并验证其是否满足约束条件的方法来解决问题的技术。对于组合数问题,目标是从 `N` 个元素中选出 `M` 个元素的所有可能组合。 以下是基于 C++ 的具体实现: #### 算法描述 1. **初始化**: 定义一个布尔数组 `vis[]` 来标记哪些元素已被选择,以及定义存储最终结果的变量 `ans` 和临时存储当前组合的数组 `num[]`。 2. **递归函数 (`dfs`) 构造**: - 如果当前已经选择了 `M` 个元素,则打印该组合并将计数器加一。 - 否则,在剩余未使用的元素中依次尝试每一个作为下一个选择,并调用递归函数继续构造后续部分。 3. **回溯机制**: 当前选择完成后恢复状态(即将对应位置重新置为未使用),以便尝试其他可能性。 下面是完整的代码示例: ```cpp #include <iostream> using namespace std; #define N 10 // 被选择的总数目 #define M 5 // 需要选出来的数目 int vis[N + 1]; // 标志数组,用于记录某个数字是否已经被访问过 int ans = 0; // 记录总的组合数的数量 int num[M + 1]; // 存储每次找到的一个有效组合 // 打印当前组合的结果 void solve() { for (int i = 1; i <= M; ++i) { cout << num[i] << " "; } cout << endl; } // 主体递归函数 void dfs(int index) { if (index == M) { // 已经找到了一组有效的组合 solve(); ans++; return; } for (int i = num[index] + 1; i <= N; ++i) { // 尝试从上一个选择后的下一位开始遍历 if (!vis[i]) { // 只有尚未被访问过的数字才能加入组合 vis[i] = 1; // 设置此数字为已访问 num[index + 1] = i; // 加入到当前组合中 dfs(index + 1); // 进行下一步的选择 vis[i] = 0; // 回溯:重置状态以允许其他分支再次使用该数字 } } } int main() { memset(vis, 0, sizeof(vis)); // 初始化标志数组 num[0] = 0; // 初始值设为0,方便后续逻辑判断 dfs(0); // 开始执行回溯算法 cout << "\nTotal combinations: " << ans << endl; // 输出总共得到的有效组合数量 return 0; } ``` 这段程序实现了从 `[1,N]` 中选取任意 `M` 个不同整数的所有可能组合,并统计这些组合的总数[^3]。 ### 关键点解析 - **剪枝优化**: 在循环内部只考虑那些大于之前所选最大数值的新候选项(`for(int i=num[index]+1...`) ,从而避免重复生成相同的排列形式如 `{1,2}` vs `{2,1}`的情况发生。 - **边界控制**: 函数参数中的 `index` 表明目前正试图填充第几个槽位;一旦达到预设长度即触发基线情况输出结果并增加计数器值。 ---
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