给定一个堆栈的入栈序列为{ 1, 2, ⋯, n },出栈序列为{ p 1 , p 2 , ⋯, p n }。如果p 2 =n,则存在多少种不同的出栈序列
时间: 2024-01-19 14:02:13 浏览: 169
栈(入栈,出栈)的数组实现
根据出栈序列的定义,我们可以发现,如果一个数在出栈序列中的位置比另一个数靠前,那么这个数一定不能在另一个数的上方(也就是先出栈)。
因此,我们可以考虑用贪心的策略来构造出栈序列。具体来说,我们从左到右遍历入栈序列中的每个数,对于每个数,我们都将其入栈,然后尽可能地将栈顶的数出栈,直到栈顶的数等于当前出栈序列中的下一个数。
这样做的正确性可以通过反证法来证明。假设我们按照上述策略得到的出栈序列与给定的出栈序列不同,那么说明在某个位置上,两个序列的数不同。设这个位置是第i个位置,我们考虑两个数的关系:
- 如果第i个位置上的数在给定的出栈序列中在第j个位置上(j>i),那么我们在构造出栈序列时一定会先将第j个位置上的数出栈,因此第i个位置上的数也一定已经出栈了,与假设矛盾。
- 如果第i个位置上的数在给定的出栈序列中在第j个位置上(j<i),那么我们在构造出栈序列时一定会先将第i个位置上的数出栈,然后再将第j个位置上的数出栈,因此第j个位置上的数也一定已经出栈了,与假设矛盾。
因此,我们得到的出栈序列一定与给定的出栈序列相同。
接下来,我们考虑如何计算有多少种不同的出栈序列。我们可以发现,如果p 2 =n,那么n一定会出现在最后一个位置上,因此我们可以将n从栈中取出,然后考虑剩下的入栈序列{ 1, 2, ⋯, n−1 }和出栈序列{ p 1 , p 2 , ⋯, p n−1 }之间的关系。
设f(i,j)表示剩下的入栈序列为{ i, i+1, ⋯, n−1 },出栈序列为{ j 1 , j 2 , ⋯, j n−i }时,有多少种不同的出栈序列。其中,j 1 表示出栈序列中第一个数,j 2 表示出栈序列中第二个数,以此类推。
我们考虑如何计算f(i,j)。根据上述的贪心策略,我们知道,如果某个数在出栈序列中的位置比另一个数靠前,那么这个数一定不能在另一个数的上方。因此,我们可以考虑当前入栈序列中的第一个数x,它只有两种出栈的可能性:
- x先出栈,然后j 1 出栈,然后f(i+1,j 2 )种情况;
- j 1 出栈,然后x出栈,然后f(i+1,j 1 )种情况。
因此,f(i,j)的值可以通过上述两种情况的值之和来计算:
f(i,j) = f(i+1,j 2 ) + f(i+1,j 1 )
初始条件为f(n,1)=1,表示入栈序列为{ n },出栈序列为{ 1 }时只有一种情况。
最终的答案即为f(1,p 1 )。
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