

Eulerian Number

注意

下文中的欧拉数特指 Eulerian Number。注意与 Euler numbers，Euler's number 作区分。

在计算组合中，欧拉数（Eulerian Number）是从 $1$ 到 $n$ 中正好满足 $m$ 个元素大于前一个元素（具有 $m$ 个“上升”的排列）条件的排列 个数。定义为：

$$A(n, m) = \left\langle \begin{matrix} n\\ m - 1 \end{matrix} \right\rangle$$

例如，从数字 $1$ 到 $3$ 一共有 $4$ 种排列使得恰好有一个元素比前面的数字大：

排列	满足要求的排列	个数
1 2 3	1, 2 & 2, 3	2
1 3 2	1, 3	1
2 1 3	1, 3	1
2 3 1	2, 3	1
3 1 2	1, 2	1
3 2 1		0

所以按照 $A(n, m)$ 定义：如果 $n$ 等于 $3$,$m$ 等于 $1$，欧拉数值为 $4$，表示共有 $4$ 个有 $1$ 个元素大于前一个元素的排列。

对于 $n$ 和 $m$ 值比较小的欧拉数来说，我们可以直接得到结果：

$A(n, m)$	满足要求的排列	个数
$A(1, 0)$	$(1)$	1
$A(2, 0)$	$(2, 1)$	1
$A(2, 1)$	$(1, 2)$	1
$A(3, 0)$	$(3, 2, 1)$	1
$A(3, 1)$	$(1, 3, 2), (2, 1, 3), (2, 3, 1), (3, 1, 2)$	4
$A(3, 2)$	$(1, 2, 3)$	1

公式

可以通过递推或者递归的方法计算欧拉数。

首先，当 $m \ge n$ 或 $n = 0$ 时，没有满足条件的排列，即此时欧拉数为 0。

其次，当 $m = 0$ 时，只有降序的排列满足条件，即此时欧拉数为 1。

最后，考虑在 $n-1$ 的排列的基础上插入 $n$ 从而得到 $n$ 的排列，由于插入 $n$ 至多使欧拉数增加 1，所以 $A(n, m)$ 可以仅从 $A(n-1, m-1)$ 处和 $A(n-1, m)$ 处转移得到。

考虑 $n$ 插入的位置：当 $p_{i-1} < p_{i}$ 时，若将 $n$ 插到 $p_{i}$ 之前，即将 $n$ 插入到 "上升" 中，排列的欧拉数不变；此外，将 $n$ 插在排列之前，排列的欧拉数也不变；否则，若将 $n$ 插到其余位置，排列的欧拉数增加 1。

考虑从 $A(n-1, m-1)$ 转移到 $A(n, m)$，此时需要使欧拉数增加 1，此时不能将 $n$ 插在 "上升" 中或者排列开头，共有 $n - (m-1) - 1 = n-m$ 种方案。

考虑从 $A(n-1, m)$ 转移到 $A(n, m)$，此时需要欧拉数保持不变，只能将 $n$ 插在 "上升" 中或者排列开头，共 $m+1$ 种方案。

综上所述，有

$$A(n, m) = \left\{ \begin{array}{ll} 0 & m > n \text{ or } n = 0 \\ 1 & m = 0 \\ (n-m) \cdot A(n-1, m-1) + (m+1) \cdot A(n-1, m) & \text{otherwise} \\ \end{array} \right.$$

实现

// C++ Version
int eulerianNumber(int n, int m) {
  if (m >= n || n == 0) return 0;
  if (m == 0) return 1;
  return (((n - m) * eulerianNumber(n - 1, m - 1)) +
          ((m + 1) * eulerianNumber(n - 1, m)));
}

# Python Version
def eulerianNumber(n, m):
    if m >= n or n == 0:
        return 0
    if m == 0:
        return 1
    return (((n - m) * eulerianNumber(n - 1, m - 1)) + \
            ((m + 1) * eulerianNumber(n - 1, m)))

习题

• CF1349F1 Slime and Sequences (Easy Version)
• CF1349F2 Slime and Sequences (Hard Version)
• UOJ 593. 新年的军队
• P7511 三到六

---

build本页面最近更新：，更新历史
edit发现错误？想一起完善？ 在 GitHub 上编辑此页！
people本页面贡献者：OI-wiki
copyright本页面的全部内容在 CC BY-SA 4.0 和 SATA 协议之条款下提供，附加条款亦可能应用

评论