(卡特兰数+组合)51nod 1120 机器人走方格 V3

本文探讨了在N*N方格中,机器人从左上角到右下角的行走路径问题,要求路径必须位于预设直线之上或之下,且仅能向右或向下移动。文章详细解析了使用组合数学原理计算不同走法的数量,并通过卢卡斯定理处理大数组合的模运算,最终给出了解决方案的代码实现。

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组合数学组合数

1120 机器人走方格 V3

N * N的方格,从左上到右下画一条线。一个机器人从左上走到右下,只能向右或向下走。并要求只能在这条线的上面或下面走,不能穿越这条线,有多少种不同的走法?由于方法数量可能很大,只需要输出Mod 10007的结果。

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输入

输入一个数N(2 <= N <= 10^9)。

输出

输出走法的数量 Mod 10007。

输入样例

4

输出样例

10
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <algorithm>
#include <iostream>
using namespace std;
typedef long long ll;
const long long int mod=1e4+7;
 
ll mod_pow(ll x, ll n, ll p){ //快速幂 
    ll res = 1;
    while(n){
        if(n & 1) res =res * x % p;
        x = x * x % p;
        n >>= 1;
    }
    return res;
}
 
ll comb(ll n, ll m, ll p){ //comb用来求解组合数 
    if(m > n) return 0;
    ll ret = 1;
    m = min(n - m, m);
    for(int i = 1; i <= m; i ++){
        ll a = (n + i - m) % p;
        ll b = i % p;
        ret = ret * (a * mod_pow(b, p - 2, p) % p) % p;
    }
    return ret;
}
 
ll Lucas(ll n, ll m, ll p){  //卢卡斯定理---处理大的组合数对素数取模的情况,因为这时如果递推的话将会特别耗时 
    if(m == 0) return 1;
    return comb(n % p, m % p, p) * Lucas(n / p, m / p, p) % p;
}
 
int main(){
    ll n;
    scanf("%lld",&n);
    long long ans=2*Lucas(2*n-2,n-1,mod)%mod*mod_pow(n,mod-2,mod)%mod;
    printf("%lld\n",ans);
    return 0;
}

 

### 关于51Nod 3100 上台阶问题的C++解法 #### 题目解析 该题目通常涉及斐波那契列的应用。假设每次可以一步或者两步,那么到达第 \( n \) 层台阶的方法总等于到达第 \( n-1 \) 层和第 \( n-2 \) 层方法之和。 此逻辑可以通过动态规划来解决,并且为了防止值过大,需要对结果取模操作(如 \( \% 100003 \)[^1])。以下是基于上述思路的一个高效实现: ```cpp #include <iostream> using namespace std; const int MOD = 100003; long long f[100010]; int main() { int n; cin >> n; // 初始化前两项 f[0] = 1; // 到达第0层有1种方式(不移动) f[1] = 1; // 到达第1层只有1种方式 // 动态规划计算f[i] for (int i = 2; i <= n; ++i) { f[i] = (f[i - 1] + f[i - 2]) % MOD; } cout << f[n] << endl; return 0; } ``` 以上代码通过组 `f` 存储每层台阶的结果,利用循环逐步填充至目标层 \( n \),并最终输出结果。 --- #### 时间复杂度分析 由于仅需一次线性遍历即可完成所有状态转移,时间复杂度为 \( O(n) \)。空间复杂度同样为 \( O(n) \),但如果优化存储,则可进一步降低到 \( O(1) \): ```cpp #include <iostream> using namespace std; const int MOD = 100003; int main() { int n; cin >> n; long long prev2 = 1, prev1 = 1, current; if (n == 0 || n == 1) { cout << 1 << endl; return 0; } for (int i = 2; i <= n; ++i) { current = (prev1 + prev2) % MOD; prev2 = prev1; prev1 = current; } cout << prev1 << endl; return 0; } ``` 在此版本中,只保留最近两个状态变量 (`prev1`, `prev2`) 来更新当前值,从而节省内存开销。 --- #### 输入输出说明 输入部分接受单个整 \( n \),表示台阶量;程序会返回从地面到第 \( n \) 层的不同路径目,结果经过指定模运算处理以适应大范围据需求。 ---
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