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acm之路--母函数 by小宇

母函数又叫生成函数,原是数学上的一个名词,是组合数学中的一个重要理论。

生成函数是说,构造这么一个多项式函数g(x),使得x的n次方系数为f(n)。

对于母函数,看到最多的是这样两句话:

1.“把组合问题的加法法则和幂级数的乘幂对应起来。”
2.“把离散数列和幂级数一 一对应起来,把离散数列间的相互结合关系对应成为幂级数间的运算关系,最后由幂级数形式来确定离散数列的构造。 “
 母函数可以解决一些问题 如 砝码问题,整数划分,等等


砝码问题:
有1克、2克、3克、4克砝码各一枚,问能称出哪几种重量?每种重量各有几种方案?

下面是用母函数解决这个问题的思路:

首先,我们用X表示砝码,X的指数表示砝码的重量。那么,如果用函数表示每个砝码可以称的重量,

1个1克的砝码可以用函数X^0 + X^1表示,

1个2克的砝码可以用函数X^0 + X^2表示,

依次类推。

如果我们把上面2个多项式相乘,可以得到X^0 + X^1 + X^2 + X^3。继续把它与X^0 + X^3相乘,得到X^0 + X^1 + X^2 + 2*X^3 + X^4 + X^5 + X^6。

接着把它与X^0+X^4相乘,最后得到X^0 + X^1 + X^2 + 2*X^3 + 2*X^4 + 2*X^5 + 2*X^6 + 2*X^7 + X^8 + X^9 + X^10。

由于X的指数表示的是重量,所以,在相乘时,根据幂的运算法则(同底幂相乘,指数相加),得到的结果正是所有的方案。而且,每个X前面的系数代表它有几种方案。

需要注意的是,如果有2个1克的砝码,应该用X^0 + X^1 + X^2表示,而不是X^0 + 2*X^1。



整数划分是个很经典的问题,划分规则就不再细述,直接说思路。与上面的问题相比,每种砝码的个数不再是1个,而是无限个。于是,

1克的砝码可以用X^0 + X^1 + X^2 + X^3 ……表示,

2克的砝码可以用X^0 + X^2 + X^4 + X^6……表示,

3克的砝码可以用X^0 + X^3 + X^6 + X^9……表示,

依次类推。

相乘后求出X^n的系数,就是结果。

以后在ACM上难免会遇到这样的问题,我们只需模拟两个多项式相乘即可。


做题思路就是开两个数组,一个数组是ans[    ],我们用来保存当前得到的多项式的各项系数,temp[   ] 则是临时的一个数组,用来保存每次计算的临时结果,计算完后,赋值给ans[   ] ,然后清零,进行下一次计算;

计算的时候开3层for  循环,最外层,记录它正在与第几个多项式相乘。第二层,表示c1中的每一项,第三层表示后面被乘多项式中的每一项。

练习题目有HDU 1085     HDU1398     HDU1028   HDU1171

hdu 1028  http://blog.csdn.net/jk13171217/article/details/38303725

hdu 1085 http://blog.csdn.net/jk13171217/article/details/38303995

hdu 1398 http://blog.csdn.net/jk13171217/article/details/38303933

hdu 1171  http://blog.csdn.net/jk13171217/article/details/38303111 (详细介绍1171题)