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組合數學(1):斯特林數

斯特林數分為第一類斯特林數和第二類斯特林數。

第一類斯特林數:將 \(p\) 個球排列成 \(k\) 個非空的圓排列的方案數,兩個圓排列之間沒有順序關係,記作 \(s(p,k)\)
第二類斯特林數:將 \(p\) 個球放到 \(k\) 個相同的盒子的方案數,記作 \(S(p,k)\)

第一類斯特林數 \(s(p,k)\) 的求解方法:
a. 當前第 \(p\) 個球放到前 \(p-1\) 個球構成的 \(k\) 個圓排列中的一個,每個圓排列以順時針為正方向,根據第 \(p\) 個球正方向上第一個遇到的球有 \(p-1\) 種,有 \((p-1)\cdot s(p-1,k)\) 種方案。
b. 當前第 \(p\)

個球單獨成圓,方案就是 \(s(p-1,k-1)\) 種。
綜上,\(s(p,k)=s(p-1,k-1)+(p-1)\cdot s(p-1,k)\)

第二類斯特林數 \(S(p,k)\) 的求解方法:
a. 當前第 \(p\) 個球放到前 \(p-1\) 個球構成的 \(k\) 個盒子中的一個,根據第 \(p\) 個球放進的盒子有 \(k\) 種,有 \(k\cdot S(p-1,k)\) 種方案。
b. 當前第 \(p\) 個球單獨成盒,方案就是 \(S(p-1,k-1)\) 種。
綜上,\(S(p,k)=S(p-1,k-1)+k\cdot S(p-1,k)\)

【例題】

那麼實質就是列舉 \(k\)

並求 \(s(n,k)\) 之和。