可重复选取:取时放回
还有一种「重复」的来路:源仍是 n 个不同的类型,但每次取完放回——可以反复取同一个。此时次序算不算数,给出两个不同的公式:有序是
,无序是
(隔板法 stars and bars)。它俩正好补齐「四种取样模型」里剩下的两格。
1 · 放回地取 k 个:有序 nᵏ 与无序 C(n+k−1, k)
拖动类型数 n 与取的个数 k。有序时,每一格都独立地从全部 n 个类型里选一个(允许和别的格相同),k 格相乘得
。无序时只看每种类型各取了几个,用隔板法数成
。
**隔板法怎么来的。**把要取的 k 个想成 k 颗 ★,另拿
根 │ 把它们隔成 n 段,第 i 段里的星数就是第 i 种类型取的个数(可以是 0)。这样每一种「无序可放回的取法」都唯一对应一排 ★ 与 │;总长
,只需选哪些位置放隔板,即
。
2 · 四种取样模型:同一张表里看清
「从 n 个类型里取 k 个」按是否讲次序与是否放回交叉,恰好四种,分别对应四个公式。本系列各占一页或一节:
| 次序 | 放回 | 方案数 | 本系列 |
|---|---|---|---|
| 有序 | 不放回 | P(n, k) = n! / (n−k)! | 排列 |
| 有序 | 可放回 | nᵏ | 本页 · 上半区 |
| 无序 | 不放回 | C(n, k) | 组合 |
| 无序 | 可放回 | C(n+k−1, k) | 本页 · 下半区 |
注意这四种都建立在 n 个不同类型之上,只是取法不同。它和多重集排列是两个维度的问题:多重集说的是源自带相同元素(排全部、要除掉同组互换),这里说的是取的过程能否重复与讲不讲次序。
3 · 相关链接
- Combinations with repetition — Wikipedia · en.wikipedia.org——可重复组合 的推导。
- Stars and bars — Wikipedia · en.wikipedia.org——隔板法:把「分配 / 取样」化归成「排 ★ 与 │」。