斯特灵数 (Stirling数)
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在组合数学,Stirling数可指两类数,都是由18世纪数学家James Stirling提出的。
第一类
第一类Stirling数是有正负的,其绝对值是个元素的项目分作个环排列的方法数目。常用的表示方法有。
换个较生活化的说法,就是有个人分成组,每组内再按特定顺序围圈的分组方法的数目。例如:
- {A,B},{C,D}
- {A,C},{B,D}
- {A,D},{B,C}
- {A},{B,C,D}
- {A},{B,D,C}
- {B},{A,C,D}
- {B},{A,D,C}
- {C},{A,B,D}
- {C},{A,D,B}
- {D},{A,B,C}
- {D},{A,C,B}
这可以用有向图来表示。
- 给定,有递归关系
递推关系的说明:考虑第n+1个物品,n+1可以单独构成一个非空循环排列,这样前n种物品构成k-1个非空循环排列,方法数为s(n,k-1);也可以前n种物品构成k个非空循环排列,而第n+1个物品插入第i个物品的左边,这有n*s(n,k)种方法。
是调和数的推广。
是递降阶乘多项式的系数:
第二类
第二类Stirling数是个元素的集定义k个等价类的方法数目。常用的表示方法有。
换个较生活化的说法,就是有个人分成组的分组方法的数目。例如有甲、乙、丙、丁四人,若所有人分成1组,只有所有人在同一组这个方法,因此;若所有人分成4组,只可以人人独立一组,因此;若分成2组,可以是甲乙一组、丙丁一组,或甲丙一组、乙丁一组,或甲丁一组、乙丙一组,或其中三人同一组另一人独立一组,即是:
- {A,B},{C,D}
- {A,C},{B,D}
- {A,D},{B,C}
- {A},{B,C,D}
- {B},{A,C,D}
- {C},{A,B,D}
- {D},{A,B,C}
因此。
- 给定,有递归关系
- 递推关系的说明:考虑第n个物品,n可以单独构成一个非空集合,此时前n-1个物品构成k-1个非空的不可辨别的集合, 方法数为S(n-1,k-1);也可以前n-1种物品构成k个非空的不可辨别的 集合,第n个物品放入任意一个中,这样有k*S(n-1,k)种方法。
是二项式系数,B_n是贝尔数。
两者关系
是克罗内克尔δ。
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