算法--斯特林数

第二类斯特林数

将 n 个元素划分为 k 个非空集合,求方案数。
S ( n . k ) S(n.k) S(n.k) 表示 n 个元素划分成 k 个非空集合的方案数。
考虑两种情况:

  • 第 n 个元素单独划分成一个集合,那么剩下的 n-1 个元素划分成 k-1 个集合,数量为 S ( n − 1 , k − 1 ) S(n-1,k-1) S(n1,k1)
  • n - 1 个元素已经划分成了 k 个集合,第 n 个元素只需要分配到 k 个集合中的任意一个,方案数为 k ∗ S ( n − 1 , k ) k*S(n-1,k) kS(n1,k)

因此第二类斯特林数的递推式为 S ( n , k ) = S ( n − 1 , k − 1 ) + k ∗ S ( n − 1 , k ) S(n,k)=S(n-1,k-1)+k*S(n-1,k) S(n,k)=S(n1,k1)+kS(n1,k)

### 计算第二类斯特林C++实现 为了计算第二类斯特林,在组合学中,这些值表示的是将n个不同元素划分成k个非空子集的方法量。下面提供了一种基于动态规划方法来求解该问题的方式。 #### 动态规划算法解释 定义二维组`S[n][k]`用于存储中间结果,其中`S[i][j]`代表i个对象分成j部分的不同方案目。边界条件设定如下: - 当集合为空即n=0时,只有当分组也为零才存在一种合法情况; - 若只有一个物品,则无论希望分配到多少个盒子内都只有一种方式;反之如果没有任何容器用来放置至少一个以上的项目也是不可能完成的任务。 状态转移方程可以写作: \[ S(n,k)= k \times S(n−1,k)+ S(n−1,k−1)\] 这里第一项考虑新增加的对象单独构成一组的情况,而后者则是加入已有各群之中任选其一作为新成员所属群体的情形[^2]。 ```cpp #include <iostream> using namespace std; // Function to calculate Stirling numbers of the second kind int stirlingSecondKind(int n, int m) { // Create a 2D array for storing intermediate results int s[n + 1][m + 1]; // Initialize base cases for (int i = 0; i <= n; ++i) s[i][0] = 0; for (int j = 0; j <= m; ++j) s[0][j] = 0; s[0][0] = 1; // Fill table using bottom-up approach for (int i = 1; i <= n; ++i){ for (int j = 1; j <= min(i,m); ++j){ if(j==i || j==0)s[i][j]=1; else{ s[i][j]=(s[i-1][j-1]+j*s[i-1][j]); } } } return s[n][m]; } int main() { int n = 5, m = 3; cout << "Stirling number of the second kind S("<< n << ", "<< m << ") is " << stirlingSecondKind(n, m); } ``` 上述程序实现了通过构建表格的方式来高效地解决问题,并最终返回所求的具体值。此方法的时间复杂度大约为O(n*m),适用于大多实际应用场景中的需求[^2]。
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