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排列组合 🎲

探索组合数学的精彩世界,掌握计数的艺术

排列 (Permutation)

排列是从n个不同元素中取出r个元素,按照一定的顺序排成一列的方法数。

P(n,r) = n!/(n-r)!
• n: 总元素个数
• r: 选取元素个数
• 顺序重要:AB ≠ BA

应用场景:

  • • 密码排列(数字、字母顺序重要)
  • • 队列排序(比赛排名、座位安排)
  • • 电话号码(数字顺序重要)

组合 (Combination)

组合是从n个不同元素中取出r个元素组成一个集合,不考虑元素的顺序。

C(n,r) = n!/[r!(n-r)!]
• n: 总元素个数
• r: 选取元素个数
• 顺序无关:{A,B} = {B,A}

应用场景:

  • • 团队组建(选择成员,顺序无关)
  • • 彩票选号(数字组合)
  • • 抽样调查(选择样本)

阶乘 (Factorial)

阶乘是所有排列组合计算的基础,表示从1到n的所有正整数的乘积。

n! = n × (n-1) × (n-2) × ... × 2 × 1
特别规定:0! = 1

阶乘表:

0! = 1
1! = 1
2! = 2
3! = 6
4! = 24
5! = 120
6! = 720
7! = 5040

排列与组合的关系

P(n,r) = C(n,r) × r!

这个关系式揭示了排列和组合的本质区别:每个r元素的组合可以产生r!种不同的排列。

例如:从{A,B,C}中选2个元素,有C(3,2)=3种组合:{A,B}, {A,C}, {B,C}, 但每个组合都有2!=2种排列,所以总共有P(3,2)=3×2=6种排列。