统计问题 (空间移动和格子着色)

在一无限大的二维平面中,我们做如下假设:
1、 每次只能移动一格;
2、 不能向后走(假设你的目的地是“向上”,那么你可以向左走,可以向右走,也可以向上走,但是不可以向下走);
3、 走过的格子立即塌陷无法再走第二次;

求走n步不同的方案数(2种走法只要有一步不一样,即被认为是不同的方案)。

这道题的思路需要将向前走和向侧面走分开来讨论,因为前一步是向哪一个方向走的对后一步的方案也有影响作用。
首先,我们假设走n步有f(n)种走法,那么,当在上一步的走法f(n-1)中,有a(n-1)中最后一步是向前的,且b(n-1)种方案最后一步是向侧面的,且有a(n-1)+b(n-1)=f(n-1),f(n)=a(n)+b(n);无论上一步是向前还是侧面,下一步都可以向前,故a(n)=a(n-1)+b(n-1);如果上一步是侧面,那么下一步向侧面只能持续一个方向,如果是向上的,那么下一步要想侧面走的话既可以向左,又可以向右,故b(n)=b(n-1)+2a(n-1).

合并:f(n)=a(n)+b(n)=a(n-1)+b(n-1)+b(n-1)+2a(n-1)=3a(n-1)+2b(n-1)。
到此,可以写出相关代码,即先将a(n),b(n)的值都写出,再根据输入的数值输出答案。

也可以继续变换:f(n)=2f(n-1)+a(n-1)=2f(n-1)+(a(n-2)+b(n-2))=2f(n-1)+f(n-2);

#include <stdio.h>
int a[21]={0,3,7};
void main()
{
    int i,k,n;
    for (i=3;i<=20;i++)
        a[i]=2*a[i-1]+a[i-2];
    scanf("%d",&n);
    while(n--)
    {
        scanf("%d",&k);
        printf("%d\n",a[k]);
    }
}

有排成一行的n个方格,用红(Red)、粉(Pink)、绿(Green)三色涂每个格子,每格涂一色,要求任何相邻的方格不能同色,且首尾两格也不同色.求全部的满足要求的涂法.

这道题的难点在于第n个格子的处理,由于需要满足的是第n个和第一个不同,有两种情况
1、n-1和第1个不同,假设第一个是R,那么第n个应为P或G,那么第n-1个一定也为G或P,第n-2个则一定是R;
2、n-1和第1和相同,那么,第n-2个便有两种与第一个不同的情况,而n也会有两种情况。
在这两种情况下,由于涉及到了n-2项,不妨作出如下推断:
假设第n-2项已经确定,那么,n-2项有三种颜色的可能,分为和1相同和不相同。
1、第n-2项与第一项相同,那么,第n-1项有两种选择(不干涉),第n项有1种选择。总有f(n-1)种。
2、若不同,属于上述的第二种情况,n-1便有一种情况,而第n项有两种情况可选择,为2f(n-2)种。

又因为第n-1项的三种可能都包含在f(n-2)中,所以,f(n)=2f(n-2)+f(n-1);
代码详细如下:

#include <stdio.h>
#include <math.h>
void main()
{
    int n,i;
    __int64 a[51]={0,3,6,6};
    for(i=4;i<=50;i++)
        a[i]=2*a[i-2]+a[i-1];
    while(scanf("%d",&n)!=EOF)
    {
        printf("%I64d\n",a[n]);
    }
}
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