排列组合路径问题求助:从A到B的7步北/东向路径计数
嘿,别慌!完全没接触过排列组合也没关系,咱们从最直观的角度一点点拆解这道题~
问题a:从A到B的可行路径总数
首先得明确一个核心逻辑:你只能向东(E)或向北(N)走,而且恰好走7个街区,这意味着从A到B需要的向东步数 + 向北步数 = 7。假设从A到B要向东走e个街区,向北走n个街区,那必然满足e + n = 7。
每一条路径,其实就是把e个“向东”和n个“向北”这7个动作排成一串——比如向东3步、向北4步的话,一条路径可能是E, E, N, N, E, N, N。不同的排列方式,对应不同的路径。
那怎么算有多少种排列方式呢?这其实就是「组合数」的问题:从7个动作位置里,挑出e个位置放“向东”(剩下的位置自然放“向北”),所有的挑法数就是路径总数。组合数的写法是C(7, e)(也可以写成C(7, n),因为挑e个放向东,和挑n个放向北是一回事)。
组合数的计算方式也很简单:
C(n, k) = n! / (k! × (n - k)!)
这里的!是阶乘,比如5! = 5×4×3×2×1,0! = 1(这是规定,不用纠结为什么)。
举个具体例子:如果B在A东边3个街区、北边4个街区的位置,那路径数就是C(7, 3):
C(7,3) = 7!/(3!×4!) = (7×6×5)/(3×2×1) = 35
也就是总共有35条不同的路径。
问题b:从A到B且必须经过C的可行路径总数
这时候我们可以把路径拆成两段来算:从A走到C,再从C走到B,然后用乘法原理——把两段的路径数相乘,就是必须经过C的总路径数。
具体步骤是:
- 先算从A到C的路径数:假设A到C需要向东
e1步、向北n1步,总步数s1 = e1 + n1,那路径数是C(s1, e1)(和问题a的算法完全一样)。 - 再算从C到B的路径数:假设C到B需要向东
e2步、向北n2步,总步数s2 = e2 + n2,路径数是C(s2, e2)。 - 最后把两个数相乘,
C(s1,e1) × C(s2,e2)就是答案。
还是举例子:如果A到C要向东2步、向北2步(总4步),C到B要向东1步、向北2步(总3步),那:
- A到C的路径数:
C(4,2) = 4!/(2!×2!) = (4×3)/(2×1) = 6 - C到B的路径数:
C(3,1) = 3!/(1!×2!) = 3 - 总路径数:
6×3 = 18
这样就得到了必须经过C的所有路径数啦~
内容的提问来源于stack exchange,提问作者Caecilius est in horto
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