求组合数 C++

递推法求组合数是一种动态规划的方法。它通过将问题分解成较小规模的子问题,并利用已经求解过的子问题的结果进行递推求解。

快速幂求组合数是利用快速幂算法来求解幂的问题,而组合数可以表示为一个幂的形式。

卢卡斯定理是用来求解组合数模质数的问题。它通过将组合数中的分子和分母都分解成质因数的幂次,然后利用模运算的性质进行计算。

- 卢卡斯定理的优点是可以高效地求解组合数模质数的问题,但它不能求解非素数的组合数
- 递推法求组合数的优点是可以求解任意数量的组合数,但是它的时间复杂度较高,当问题规模较大时可能会超时。
- 快速幂求组合数的优点是可以高效地求解组合数的幂,但它需要预处理组合数的模数,且只能求解幂是整数的组合数。

递推法求组合数:

(n<=2000)

#include <bits/stdc++.h>
#define ll long long
#define endl "\n"
#define KUI ios::sync_with_stdio(0), cin.tie(0), cout.tie(0)
using namespace std;
const int con = 2e3;
const int mod = 993448335;
int n;
int c[con][con];
int main()
{
    KUI;
    cin >> n;

    for (int i = 0; i <= n; i++)
    {
        for (int j = 0; j <= i; j++)
        {
            if (j == 0)
            {
                c[i][j] = 1;
            }
            else
            {
                c[i][j] = (c[i - 1][j] + c[i - 1][j - 1]) % mod;
            }
        }
    }
    for (int i = 0; i <= n; i++)
    {
        for (int j = 0; j <= i; j++)
        {
            cout << c[i][j] << " \n"[i == j];
        }
    }
    return 0;
}

快速幂求组合数:

(n<=100000)

#include <bits/stdc++.h>
#define ll long long
#define endl "\n"
#define KUI ios::sync_with_stdio(0), cin.tie(0), cout.tie(0)
using namespace std;
const int con = 1e5 + 5;
const int mod = 1e9 + 7;
int n, m;
int ny[con], jc[con];
ll ksm(ll a, ll b, ll p) // 开long long;
{
    ll int res = 1;
    while (b)
    {
        if (b % 2 == 1)
            res = res * a % p;
        a = a * a % p;
        b /= 2;
    }
    return res;
}
int main()
{
    KUI;
    cin >> n >> m;
    ny[1] = 1;
    jc[1] = 1;
    for (int i = 2; i <= 1e5; i++)
    {
        jc[i] = (ll)jc[i - 1] * i % mod;
        ny[i] = (ll)ny[i - 1] * ksm(i, mod - 2, mod) % mod;
        // 这里的ny[i]指的是i!(阶乘i)的逆元;
    }
    cout << (ll)jc[n] * ny[m] % mod * ny[n - m] % mod << endl;
    // 这里输出一定要long long才可以;
    return 0;
}

卢卡斯定理求组合数:

#include <bits/stdc++.h>
#define ll long long
#define endl "\n"
#define KUI ios::sync_with_stdio(0), cin.tie(0), cout.tie(0)
using namespace std;
const int con = 1e5 + 5;
// const int mod = 1e9 + 7;
int n, m, mod;
int ny[con], jc[con];
ll ksm(ll a, ll b, ll p) // 开long long;
{
    ll int res = 1;
    while (b)
    {
        if (b % 2 == 1)
            res = res * a % p;
        a = a * a % p;
        b /= 2;
    }
    return res;
}
void inital()
{
    ny[0] = 1;
    ny[1] = 1;
    jc[0] = 1;
    jc[1] = 1;
    for (int i = 2; i <= 1e5; i++)
    {
        jc[i] = (ll)jc[i - 1] * i % mod;
        ny[i] = (ll)ny[i - 1] * ksm(i, mod - 2, mod) % mod;
        // 这里的ny[i]指的是i!(阶乘i)的逆元;
    }
}
ll zuheshu(int a, int b)
{
    return (ll)jc[a] * ny[b] % mod * ny[a - b] % mod;
}
ll Lucas(ll a, ll b)
{
    if (b == 0) // 如果b==0,那么就是取0的组合数,返回1;
    {
        return 1;
    }
    return (ll)Lucas(a / mod, b / mod) * zuheshu(a % mod, b % mod) % mod;
}
int main()
{
    KUI;
    int t1;
    cin >> t1;
    while (t1--)
    {
        cin >> n >> m >> mod;
        inital(); // 初始化;
        cout << Lucas(n + m, m) << endl;
    }
    return 0;
}

### 使用C++实现大数的组合数计算 对于大数的组合数计算,在常规的数据类型下可能会遇到溢出问题。为了处理这种情况,可以采用字符串来存储大整数并编写相应的算法来进行乘法和除法操作。 #### 方法概述 一种有效的方式是利用预处理阶乘及其逆元的方式来快速组合数[^2]。然而当数值非常巨大时,则需借助于高精度算术运算,即通过自定义的大数类或者第三方库(如GMP)完成加减乘除等基本运算。 #### 高精度组合数计算示例代码 下面给出一段基于字符串模拟高精度乘法与除法逻辑的简单版本: ```cpp #include <iostream> #include <vector> using namespace std; // 大数相乘函数 void multiply(vector<int>& num, int multiplier) { int carry = 0; for (size_t i = 0; i < num.size() || carry; ++i) { if (i == num.size()) num.push_back(0); long product = num[i] * static_cast<long>(multiplier) + carry; num[i] = product % 10; carry = product / 10; } } // 大数相除函数 bool divide(vector<int>& dividend, int divisor, vector<int>& quotient) { long temp = 0; bool nonZeroFound = false; for (auto rit = dividend.rbegin(); rit != dividend.rend(); ++rit) { temp = temp * 10 + *rit; if (temp >= divisor) { nonZeroFound |= true; quotient.insert(quotient.begin(), temp / divisor); temp %= divisor; } else if(nonZeroFound){ quotient.insert(quotient.begin(), 0); } } while (!quotient.empty() && !nonZeroFound) quotient.pop_back(); return nonZeroFound; } long long C(int n, int k) { if(k > n-k) k=n-k; vector<int> result{1}; for(int i=0;i<k;++i){ multiply(result,n-i); vector<int> tmp{}; divide(result,i+1,tmp); swap(tmp,result); } long long res = 0; for(auto it=result.rbegin();it!=result.rend();++it){ res=res*10+(*it); } return res; } ``` 此段程序实现了两个辅助性的静态成员函数`multiply()`用于执行大数乘法;另一个则是`divide()`负责处理大数之间的整除关系,并最终返回商的结果作为新的大数值。最后主函数`C(n,k)`调用了这两个工具函数完成了组合数的高效计算过程[^3]。
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