AcWing 889 满足条件的01序列
发布日期:2021-05-28 16:27:12 浏览次数:31 分类:精选文章

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为了解决这个问题,我们需要计算给定n个0和n个1能够排列成的满足特定前缀条件的序列数量。这个问题可以通过卡特兰数来解决。下面我们详细描述了解决这个问题的方法。

方法思路

  • 问题理解:我们需要计算长度为2n的序列中,满足任何前缀中0的数量至少不少于1的数量的排列数。这类似于匹配合法的括号序列问题。

  • 卡特兰数:本问题可以转换为求解卡特兰数。给定n个左括号和n个右括号,合法括号序列的数量为卡特兰数C(n) = C(2n, n) / (n + 1),其中C(2n, n)是组合数。

  • 计算卡特兰数:使用快速幂计算求乘法逆元来处理大数模运算。组合数C(2n, n)可以通过预计算阶乘和逆阶乘来高效计算。

  • 预计算:预计算阶乘和逆阶乘数组,利用费马小定理计算逆元,从而高效处理模运算。

  • 解决代码

    MOD = 10**9 + 7n = int(input())if n == 0:    print(1)    exit()max_n = 2 * nfact = [1] * (max_n + 1)for i in range(1, max_n + 1):    fact[i] = fact[i-1] * i % MODinv_fact = [1] * (max_n + 1)inv_fact[max_n] = pow(fact[max_n], MOD-2, MOD)for i in range(max_n - 1, -1, -1):    inv_fact[i] = inv_fact[i+1] * (i+1) % MODc = fact[2*n] * inv_fact[n] % MODc = c * inv_fact[n] % MODdenominator = n + 1inv_denominator = pow(denominator, MOD-2, MOD)result = c * inv_denominator % MODprint(result)

    代码解释

  • 输入处理:读取输入值n,处理特殊情况n=0。

  • 阶乘预计算:计算从0到2n的阶乘,并对每一步结果取模。

  • 逆阶乘预计算:从2n开始逆推计算逆阶乘,每一步结果也对MOD取模。

  • 组合数计算:使用预计算的阶乘和逆阶乘计算组合数C(2n, n)。

  • 逆元计算:计算分母n+1的逆元,用于处理除法。

  • 结果计算:将组合数乘以逆元,得到最终结果并输出。

  • 这个解决方案通过预计算和快速幂高效地处理大数问题,确保在合理的时间内解决问题。

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