使用 C++ 统计具有相同首尾半段位数和的偶数长度二进制序列


给定一个二进制序列的位数 n 作为输入。目标是找到长度为 2n 的二进制序列,使其前半部分和后半部分的位数之和相等。前 n 位和后 n 位的和相同。

我们有一个二进制序列,因此在任何位置放置数字的唯一选择是 0 和 1。对于前半部分和后半部分的 n 位,可能的组合数为:

n 位全为零 (0 个 1) nC0 = 1

n 位有 1 个 1 nC1

n 位有 2 个 1 nC2

.

.

n 位有 n 个 1 nCn

对于 2n 位:

  • 前半部分有 0 个 1,后半部分有 0 个 1 nC0 × nC0

  • 前半部分有 1 个 1,后半部分有 1 个 1 nC1 × nC1

  • 前半部分有 2 个 1,后半部分有 2 个 1 nC2 × nC2

  • ..............

  • 前半部分有 n 个 1,后半部分有 n 个 1 nCn × nCn

此类组合总数 = nC0*nC0 + nC1*nC1+.......+nCn*nCn

=(nC0)²+(nC1)²+...........+(nCn)²

输入

n=1

输出

Sequences with same sum of first and second half bits: 2

说明 - 可能的 2*1=2 位序列 00,01,10,11,其中 01 和 10 的和为 1

输入

n=2

输出

Sequences with same sum of first and second half bits: 6

说明 - 可能的 2*2 = 4 位序列 0000,0001,0010,0011,0100,0101,0110,0111,1000,1001,1010,1011,1100,1101,1110,1111

其中,前 2 位和后 2 位之和相同的序列:

0000,0101,1010,1001,0110,1111,总共 6 个

下面程序中使用的算法如下:

  • 整数 `bits` 存储数字。

  • 函数 `findSeq(int n)` 以 n 为输入,返回具有上述前半部分和后半部分 2n 位之和相等的序列计数。

  • 变量 `nCi` 用于存储初始值 1,因为 nC0 为 1。

  • 初始化 ans=0,它将计算此类序列的和 nCi*nCi。

  • 从 i=0 到 n,将 nCi*nCi 加到 ans 中,根据上述公式计算每个 nCi。

  • for 循环结束后,返回 `ans` 中的结果作为计数。

示例

 在线演示

#include<iostream>
using namespace std;
// Returns the count of even length sequences
int findSeq(int n){
   int nCi=1; //nC0=1
   int ans = 1;
   for (int i = 1; i<=n ; i++){
      //nCi=(nCi-1)*(nCi/nCi-1)
      // nCi/nC(i-1) = (n+1-i)/i;
      nCi = (nCi * (n+1-i))/i;
      ans += nCi*nCi;
   }
   return ans;
}
int main(){
   int bits = 2;
   cout << "Count of binary sequences such that sum of first and second half bits is
   same: "<<findSeq(bits);
   return 0;
}

输出

Count of binary sequences such that sum of first and second half bits is same: 6

更新于:2020年7月28日

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