相信大家在高中數學課上都做過類似于涂色的排列組合問題,那么這個問題如何用程序語言——C語言解決呢?
一、總體思路(如果你只是需要代碼,請直接看代碼部分)
你應該重視思路,用C語言將之前數學課上的思路重現一下就好了!這些問題都可以歸類到遞歸問題,因為每次涂色的時候考慮的情況大致類似,下面提供一種思考方式:為方便起見,假設我已獲得了求解這道問題的函數solve(),只要輸入n是多少就能得到結果。
我們先不管第一格到第三格怎么涂色,我們先考慮倒數第2格,也就是第n-1格怎么涂色?
根據題意,
A、如果這個方格的顏色和第一個方格的顏色不同,那么第n個方格就只有1種選擇(因為首尾兩格也不同色),所以之前n-1個方格的涂色方法為solve(n-1),此時n個方格的涂色方法總數為solve(n-1)*1;(將第n個方格和之前的方格分成兩部分)
B、如果這個方格的顏色和第一個方格的顏色相同,那么第n個方格就有2種選擇,所以之前n-1個方格的涂色方法為solve(n-2)(為什么是n-2呢?是因為前提是?——“n-1的方格顏色已與第1個方格的顏色一致,第1個是什么顏色,第n-1方格就是什么顏色”,所以n-1方格的顏色不需要考慮,所以函數里傳的參數是n-2)。所以,在本情況下,n個方格的涂色方法總數為2*solve(n-2)。
上述的A、B是思考方式上的分類,說白了就是初中數學(中考最后一題)中要掌握的分類討論思想---“要想解對題,此題的所有情況都要列出”,而不是我們C語言中,不是if就是else的互斥情況。
綜上,解決涂色問題的表達式是:方法總數=solve(n-1)*1+2*solve(n-2);說到這,你也許就覺得懂了,但是你忘了,我們的這個函數是假設出來的,還沒有實現呢!別著急,請看第二部分,實現過程。
二、實現過程(“如果你不思考的Copy,你將永遠是layman!”)
我們可以發現,當n<=3時,上述的思路行不通,所以可以先用遞推式來模擬一下簡單的涂色,n=1、n=2、n=3的情況。
發現:A:n=1時,涂色方法總數=3;//根據高中數學的排列組合得來的,下同
? ? ? ? ? ?B:n=2時,涂色方法總數=6(3*2)
? ? ? ? ? ? ? ?n=3時,涂色方法總數=6(3*2*1)
? ? ? ? ? ?C:n>=4時,涂色方法總數=solve(n-1)*1+2*solve(n-2)
根據上述A、B、C三種情況,我們寫下如下的代碼:這里用long是為了范圍更大,因為要大數輸出!
#include <iostream>
#include <cmath>
using namespace std;
long long solve(int n) //用long long定義,整形范圍更大。
{long long a[3]= {0};a[0]=3;//根據之前高中數學所學內容得出當n=1時,方法數為3;a[1]=6;//與上同理a[2]=6;//與上同理if(n==1)return 3;else if(n==2||n==3)return 6;elsereturn solve(n-1)*1+2*solve(n-2);
}
int main()
{int n;cout << "請輸入方格的個數:" << endl;while (cin >> n){//輸入方格數if (n == 0){cout << "輸入有誤!請重新輸入方個個數:" << endl;continue;}cout << "對應的涂色方法為:" << endl;cout << solve(n) << endl;cout << "涂色已完成" << endl;cout << "請輸入下一方格的個數:(無其它輸入請用EOF結束程序)" << endl;}return 0;
}