【数据结构算法】卡塔兰数的几个算法应用问题

本文详细介绍了卡塔兰数的定义及其在多种算法问题中的应用,包括2n位二进制数的生成、出栈序列、找零钱、三角网络路径数、括号排列等问题,展示了卡塔兰数在解决复杂计数问题中的重要作用。

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卡塔兰数

至于什么是卡塔兰数自己去这里了解哈
这里给出算法迭代公式
``h(n)=(4n-2)/(n+1)*h(n-1) (n>=1) h(0)=1

可以直接使用的算法题

使用问题的场景:n个0和n个1组成一个2n位的2进制数,要求从左到右扫描时,1的累计数始终都小于等于0的累计数,求满足条件的数有多少?

下面的场景在这里插入图片描述

题1 所有的出栈次数

假设 n 个数依次进栈,中间运允许出栈,求所有的可能出栈次数

题2 找零钱

有2n个人排成一行进入剧场。入场费5元。其中只有n个人有一张5元钞票,另外n人只有10元钞票, 剧院无其它钞票,
问有多少中方法使得只要有10元的人买票,售票处就有5元的钞票找零?

题3 三角网络

在这里插入图片描述
小兔的叔叔从外面旅游回来给她带来了一个礼物,小兔高兴地跑回自己的房间,拆开一看是一个棋盘,小兔有所失望。不过没过几天发现了棋盘的好玩之处。从起点(0,0)走到终点(n,n)的最短路径数是C(2n,n),现在小兔又想如果不穿越对角线(但可接触对角线上的格点),这样的路径数有多少?

题3 括号排列
  • 矩阵连乘:共有(n+1)项,依据乘法结合律,不改变其顺序,只用括号表示成对的乘积,试问有几种括号化的方案?
  • 有n对括号,可以并列或嵌套排列,共有多少种情况?
题4 球盒问题
  • 球分两种颜色,黑色和白色分别各有n只,盒子数量和球的个数相同,每个盒子里面只能放一只球,并且必须满足如下限制,即每一个白球必须和一只黑球配对(白球在黑球前,允许嵌套)
其他
  • (1).将多边行划分为三角形问题。将一个凸多边形区域分成三角形区域的方法数?
  • (2).有N个节点的二叉树共有多少种情形?
  • (3).在圆上选择2n个点,将这些点成对连接起来使得所得到的n条线段不相交的方法数?

参考

来自这里

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