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棋盤多項式是組合數學中一種用于解決有限制排列問題的方法理論。
定義
設C為一棋盤,稱 為C的棋盤多項式,其中 表示k個棋子布到棋盤C的方案數,要求同一行(列)至多有一個棋子。
原理
n個不同元素的一個全排列可看做n個相同的棋子在的棋盤上的一個布局。布局滿足同一行(列)中有且僅有一個棋子。如右圖所示的布局對應于排列41352。
可以把棋盤的形狀推廣到任意形狀,對于棋盤C,令 表示k個棋子布到棋盤C上的方案數。下圖中給出了幾個例子。
則定義為棋盤C的棋盤多項式,假定棋盤C可布n個棋子,但不能超過n個,其中規定。
特性
性質1:設 是棋盤C的某一指定格子所在的行與列都去掉后所得的棋盤;是僅去掉該格子后的棋盤。
則: (1)
與之對應,有: (2)
推導:對于棋盤C某一格子僅有兩種可能:一種是該格子上有棋子,另一種即該格子上未放置棋子,由此則可得出公式(1)中的兩項。
性質2:如果C由相互分離的,組成,即的任一格子所在的行和列中都沒有的格子。
則:此時:
應用
有禁區的排列
設 為 i個棋子布入禁區的方案數,。則有禁區的布子方案數(即禁區內不布棋子的方案數)為
舉例
例:1、2、3、4四位工人,A,B,C,D四項任務。1不干B;2不干B、C;3不干C、D;4不干D。問有多少種可行方案?
解:棋盤圖案如右圖,其中陰影部分表示禁區,
根據棋盤多項式性質,可得陰影部分棋盤多項式為:
根據有禁區排列公式,得:
方案數
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