伯努利装错信封问题 {c++}
#include<stdio.h> int main() { int n, i, j, k, x, y, z, s = 0, m; scanf("%d", &n); for (i = 2; i <= n; i++) { for (j = 1; j <= n; j++) { if (n >= 3) { for (k = 1; k <= n; k++) { if (n >= 4) { for (x = 1; x <= n; x++) { if (n >= 5) { for (y = 1; y <= n; y++) { if (n >= 6) { for (z = 1; z <= n; z++) { if (i != 1 && j != 2 && k != 3 && x != 4 && y != 5 && z != 6 && i != j&& i != k&&i != x&&i != y&&i != z&&j != k&&j != x&&j != x&&j != y&&j != z&&k != x&&k != y&& k != z&&x!= y&&x != z &&y!=z) { if ((s + 1) % 5 != 0) { printf("%d%d%d%d%d%d ", i, j, k, x, y,z); s++; } else { printf("%d%d%d%d%d%d", i, j, k, x, y,z); s++; } if (s % 5 == 0) printf("\n"); } } } else { if (i != 1 && j != 2 && k != 3 && x != 4 && y != 5 && i != j&& i != k&&i != x&&i != y&&j != k&&j != x&&j != y&&j != y&&k != x&&k != y&&x != y) { if ((s + 1) % 5 != 0) { printf("%d%d%d%d%d ", i, j, k, x,y); s++; } else { printf("%d%d%d%d%d", i, j, k, x,y); s++; } if (s % 5 == 0) printf("\n"); } } } } else { if (i != 1 && j != 2 && k != 3 && x != 4 && i != j&& i != k&&i != x&&j != k&&j != x&&k != x) { if ((s + 1) % 5 != 0) { printf("%d%d%d%d ", i, j, k,x); s++; } else { printf("%d%d%d%d", i, j, k,x); s++; } if (s % 5 == 0) printf("\n"); } } } } else { if (i != 1 && j != 2 && k != 3 && i!= j&& i != k&&j!= k) { if ((s+1) % 5 != 0) { printf("%d%d%d ", i, j, k); s++; } else { printf("%d%d%d", i, j, k); s++; } if (s % 5 == 0) printf("\n"); } } } } else { if (i != 1 && j != 2 && i != j) { printf("%d%d", i, j); s++; if (s % 5 == 0) printf("\n"); } } } } printf("\ns=%d\n", s); } ### 伯努利装错信封问题 {C++} #### 背景介绍 伯努利装错信封问题是一个经典的组合数学问题,涉及到排列与组合的计算。在这个问题中,我们关注的是如何将一系列信件放入错误的信封中,使得没有一个信件能够正确地放入对应的信封内。这种排列被称为错位排列或德瑞克雷排列(derangement)。 #### 代码分析 给出的 C++ 代码试图解决伯努利装错信封问题。该程序通过多重循环遍历所有可能的排列,并检查是否满足“没有任何元素在它原来的位置”的条件。如果满足,则输出该排列。 #### 代码详解 1. **程序结构**: - 使用标准输入输出库 `<stdio.h>`。 - 主函数 `int main()` 开始执行。 2. **变量声明**: - `int n`:表示信件数量。 - `int i, j, k, x, y, z`:表示排列中的元素位置。 - `int s = 0`:用于记录满足条件的排列个数。 - `int m`:未在后续代码中使用,可能是遗留代码或占位符。 3. **输入读取**: - 通过 `scanf("%d", &n);` 获取信件数量 `n`。 4. **多重循环**: - 外层循环 `for (i = 2; i <= n; i++)` 控制第一个元素的位置。 - 内层循环控制后续元素的位置,根据 `n` 的大小动态调整循环次数。 - 如果 `n >= 3`,则进入下一层循环。 - 如果 `n >= 4`,则继续嵌套循环。 - 类似地,如果 `n >= 5` 或 `n >= 6`,则继续嵌套。 - 每一层循环都检查当前排列是否满足错位排列的条件。 5. **错位排列判断**: - 检查每一个元素是否不在其原始位置上。 - 例如,对于 `n >= 6` 的情况,条件是 `i != 1 && j != 2 && k != 3 && x != 4 && y != 5 && z != 6` 并且 `i, j, k, x, y, z` 互不相同。 - 对于较小的 `n` 值,也进行了类似的检查。 6. **输出处理**: - 每找到一个满足条件的排列,就输出该排列。 - 使用 `printf` 函数进行输出。 - 输出时,每五个排列换一行,便于阅读。 7. **最终输出**: - 在所有循环结束后,输出总共找到的错位排列的数量 `s`。 #### 知识点总结 1. **错位排列(Derangement)**: - 错位排列是指一种排列,其中没有一个元素出现在其自然位置上。 - 数学上,可以通过递归公式或直接计算得出特定数量的错位排列数量。 - 本例中,程序通过暴力穷举所有可能的排列来找出错位排列。 2. **递归公式**: - 错位排列的数量可以用递归公式计算:\[D(n) = (n - 1) [D(n - 1) + D(n - 2)]\] 其中 \(D(0) = 1\) 和 \(D(1) = 0\)。 - 递归公式的应用可以避免不必要的循环,提高计算效率。 3. **优化**: - 直接穷举所有可能的排列在 `n` 较大时会变得非常低效。 - 可以考虑使用递归公式或其他更高效的算法来计算错位排列的数量。 4. **输出格式**: - 为了使输出更加清晰易读,程序中使用了 `if (s % 5 == 0)` 来控制每五行输出换行。 通过上述分析可以看出,伯努利装错信封问题不仅是一个有趣的数学问题,而且也是计算机科学领域中关于算法优化、数据结构设计等方面的一个很好的例子。