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组合之美之计数

下一节:组合之美之排列组合

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组合之美之计数课程教案、知识点、字幕

同学们好

非常高兴和大家在一起相聚去

学习组合数学

这节课我们的课程题目被称为

是组合之美

我们已经经历了八周的学习

我们基本上把组合数学的

基本概念知识

都给大家介绍了

这节课就把所有的知识给

大家回顾一下

但是提起组合之美

大家是不是觉得这个模式很熟悉啊

对啊

我们现在有很多书被叫做

什么什么之美

比如说这一本

这本书是被称为是

微软计数 面试心得

它的题目 就是编程之美

而组合

知道是编程的最最基础的理论知识

这节课我们就带领大家去感受一下

组合之美和编程之美

我们先从我们的一道作业题说起

大家回顾一下

在第二周的有一道题目

是这样问大家的

请问

在小于一万的所有的正整数中

有多少个数字包含一

它还有第二问

也就是说

小于一万的所有的正整数中

有多少个数字包含零

这道题如果大家做过以后会发现

实际上我们就用的计数的基本法则

而无独有偶

在编程之美里面

在它的2.4小节中

也有类似的一道题目

它问到

如果我把数字从一到N全部

都列出来

比如说一二三四五六

那在这所有的列出的六个数字中

一出现了几次呢

我刚才说到

如果是一二三四五六的话

一只出现了一次

那么如果是一到十二呢

一二三

四五六

七八九

十一

十二

这时候

我们会发现这里所有的

一的次数一共出现了五次

就是这样一道题

我们看着好像复杂了很多

但是

其实它的思路还是运用着加法法则

和乘法法则

提起加法法则 和乘法法则

就是计数中最最基本的规则

理解起来很容易

比如说对于两个集合来说

如果它们之间是没有任何交集的话

A和B交集为空

那么它们一共的个数就应该是

A的个数加上B的个数

这实际上分步分类在加法法则

和乘法法则中

在加法法则对应的就是分类的思想

而在乘法法则呢

我们曾经举个例子

比如说

你要从A城市到B城市

再从B城市到C城市

经过两步操作

那么它所有的方案数

就应该是第一步的方案乘以

第二步的方案

说起来这两个规则是非常简单的

那么我们就看一下我们的作业题

该如何运用加法法则和乘法法则呢

现在呢

我们就来看一下这道例题

先看第一问

求小于一万的含一的正整数的个数

这时候我们就会想要用到的

就是加法法则和乘法法则

那这时候

我们先看小于一万它自然

它就是一个不大于

一万的一个四位数了

尤其它是个正整数

因此呢

我们可以看

它就是一个不含先看正整数是

四位的

而首先它说是要去算含有一的

这时候如果挨个挨个去数的话

会非常复杂

我们不如反过来看

是不是可以先看不含有一的呢

不含有一的

正整数的四位数一多少个

当然我们首先想

是正整数零零零零

它是一个四位数

但它不是正整数

我们可以先说

计算一下小于一万的不含有

一的正整数一共有多少个

自然它就每位应该有九个选择

四位一共是九乘九

再乘九

再乘以九

当然还要刨掉一个零零零零

因此它的个数就应该是6560

这个数字算出来的呢

实际上是对应于小于一万的

没有一的正整数的个数

而我们题目要求的是小于

一万含有一的

因此用所有的四位数的正整数的

个数9999减去刚才算出来的

不含有一的数目

6560

得到的答案就是含有一的

个数一共是3439个

那么这时候我们就发现

全部四位数一共有十的四次方个

不含有一的数字有九的四次方个

那么含有一的四位数是

两个数字之差

可以这样来计算

十的九次方

减去九的四次方

是3439个

因此我们如果从另外一个角度来看

不考虑0000

直接按四位数来算

同样得到的同样的答案

那么回头 我们再看第二问呢

小于一万的含有零的正整数个数

大家可能会想

含一和含零有什么区别呢

实际上

零在数字上的位置是非常有意义的

比如说

0012在正整数来说

它实际上就是12

所以我们要考虑0和1

实际上并不对等

含0和含1是不能直接进行套用的

0019

我们算它是含有一的

但是呢

它实际上在数字中只是19

它实际上是不含有零的

因此回头发现

组合数学中有些题目虽然

看着非常非常相似

其实有很多的隐含的规定

一定要留意

我们这时候想一想

直接用加法的法则

比如说我们不是说对应于

带零的前面有可能位数

不能补齐的情况下

它可以分为是一位数

两位数

三位数

四位数

就求不含有零的一位数

有九个

而不含有零的两位数应该是

九平方个

而不含有零的三位数应该是

九的三次方个

四位数是九的四次方个

依次我们就可以算出

不含有零而在小于一万的正整数

一共应该等于九加

九平方加九的三次方

加九的四次方

计算出来是7380个

因此可以看到

我们实际上含零和含一

确实答案是不一样的

这时候我们就说了

对应于含零小于一万的

正整数个数就应该是9999

减去刚才算出来不含有零的个数

7380得到答案是2619个

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