隔板原理在程序设计中的广泛应用

本文通过多个实例讲解了隔板原理在解决组合问题中的应用,包括分配小球、选择学生、安排节目顺序等问题。

隔板原理在组合问题中的应用

 

杨亢尔

 

        问题:把 个相同的小球放入 个不同的盒子中 ,要求每个盒子非空,问有多少种不同的放法?

        这是一个常见的组合问题,可先将 个小球排成一列,然后在每两个小球的 个空档中插入 块隔板,这样就将 个小球分割成 组,每组小球依次放入 个盒子中,就得到 种不同放法。我们不妨把这种方法称为“隔板原理”,它在解决一类组合应用题时十分有用,试看以下几例:

        1     某校高一年级共有12个班级,现要从中选出20名同学参加座谈会,要求每班至少有一名同学参加,共有多少不同的选法?

               20个名额(小球)排成一列,在19个空挡中插入11块隔板,这样就把20个名额分成12份,所以共有 种选法。

        2     20个相同小球放入编号为1234的四个盒子中,要求每个盒子中小球的数目不少于编号数,求不同的放法种数。

               先分别在编号为1234的四个盒子中放入0123个小球,再将剩余的14个小球用3块隔板分成四份依次放入这四个盒子中即可,其不同的放法种数有 种。

       3     10分成3个正整数之和,有

                   10=1+1+8=1+2+7=3+2+5=……

 如果计入不同的顺序,可用多少种方式写成三个正整数之和。

              x1+x2+x3=10,本题只须求此不定方程的正整数解(x1,x2,x3)的组数,由隔板原理,在1019个空挡中插入2块隔板即可,故共有 种方式写成三个正整数之和。

        4      求不定方程x1+x2+x3+x4=10满足x12x24x3≥-5x40的整数解(x1,x2,x3,x4)的组数。

              要使x12x24x3≥-5x40

       只须x111x231x3+61x4+11

        原方程可化为 x11+ x23+ x3+6+x4+1=13

       由隔板原理,可知满足条件的整数解共有

        5     10名足球队员进行射门练习,如果总共进球数不超过100个,这些队员进球情况有多少种?

            设这10名队员进球数分别为x1x2,…, x10

       由题意   x1+x2++x10100

       此不等式的非负整数解(x1x2,…,x10)组数就是队员进球情况种数,

          x11=100 -(x1+x2++x10)≥0

          x1+x2+……+x10+ x11=100

         x1+1+x2+1+……+x10+1+ x11+1=111

       由隔板原理,这些队员进球情况共有 种。

      6      晚会上共有10个演唱节目,4个舞蹈节目,要求每两个舞蹈节目之间至少有2个演唱节目,有多少种不同的节目顺序表?

           记演唱节目为,舞蹈节目为,节目顺序表如下图所示:

 

         

     x1+x2+x3+x4+x5=10 x10x2x3x42x50

    (x1+1)+(x21)+(x1)3+(x41)+(x5+1)=9

由隔板原理,这些演唱节目共有 种顺序,再考虑到演唱节目与舞蹈节目可进行全排列,故共有 ×10!×4!种不同的节目顺序表。

 
基于51单片机,实现对直流电机的调速、测速以及正反转控制。项目包含完整的仿真文件、源程序、原理图和PCB设计文件,适合学习和实践51单片机在电机控制方面的应用。 功能特点 调速控制:通过按键调整PWM占空比,实现电机的速度调节。 测速功能:采用霍尔传感器非接触式测速,实时显示电机转速。 正反转控制:通过按键切换电机的正转和反转状态。 LCD显示:使用LCD1602液晶显示屏,显示当前的转速和PWM占空比。 硬件组成 主控制器:STC89C51/52单片机(与AT89S51/52、AT89C51/52通用)。 测速传感器:霍尔传感器,用于非接触式测速。 显示模块:LCD1602液晶显示屏,显示转速和占空比。 电机驱动:采用双H桥电路,控制电机的正反转和调速。 软件设计 编程语言:C语言。 开发环境:Keil uVision。 仿真工具:Proteus。 使用说明 液晶屏显示: 第一行显示电机转速(单位:转/分)。 第二行显示PWM占空比(0~100%)。 按键功能: 1键:加速键,短按占空比加1,长按连续加。 2键:减速键,短按占空比减1,长按连续减。 3键:反转切换键,按下后电机反转。 4键:正转切换键,按下后电机正转。 5键:开始暂停键,按一下开始,再按一下暂停。 注意事项 磁铁和霍尔元件的距离应保持在2mm左右,过近可能会在电机转动时碰到霍尔元件,过远则可能导致霍尔元件无法检测到磁铁。 资源文件 仿真文件:Proteus仿真文件,用于模拟电机控制系统的运行。 源程序:Keil uVision项目文件,包含完整的C语言源代码。 原理图:电路设计原理图,详细展示了各模块的连接方式。 PCB设计:PCB布局文件,可用于实际电路板的制作。
【四旋翼无人机】具备螺旋桨倾斜机构的全驱动四旋翼无人机:建模与控制研究(Matlab代码、Simulink仿真实现)内容概要:本文围绕具备螺旋桨倾斜机构的全驱动四旋翼无人机展开研究,重点进行了系统建模与控制策略的设计与仿真验证。通过引入螺旋桨倾斜机构,该无人机能够实现全向力矢量控制,从而具备更强的姿态调节能力和六自由度全驱动特性,克服传统四旋翼欠驱动限制。研究内容涵盖动力学建模、控制系统设计(如PID、MPC等)、Matlab/Simulink环境下的仿真验证,并可能涉及轨迹跟踪、抗干扰能力及稳定性分析,旨在提升无人机在复杂环境下的机动性与控制精度。; 适合人群:具备一定控制理论基础和Matlab/Simulink仿真能力的研究生、科研人员及从事无人机系统开发的工程师,尤其适合研究先进无人机控制算法的技术人员。; 使用场景及目标:①深入理解全驱动四旋翼无人机的动力学建模方法;②掌握基于Matlab/Simulink的无人机控制系统设计与仿真流程;③复现硕士论文级别的研究成果,为科研项目或学术论文提供技术支持与参考。; 阅读建议:建议结合提供的Matlab代码与Simulink模型进行实践操作,重点关注建模推导过程与控制器参数调优,同时可扩展研究不同控制算法的性能对比,以深化对全驱动系统控制机制的理解。
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