在平面上有一些二维的点阵。这些点的编号就像二维数组的编号一样,从上到下依次为第 至第m列,每一个点可以用行号和列号来表示。现在有个人站在第一行第一列,要走到第n行 第m列。只能向右或者向下走。问有多少种方案。输入一行包括两个整数n,m。输出一个整数,表示答案c++代码
时间: 2025-03-18 17:33:12 浏览: 39
<think>嗯,这个问题看起来像是经典的路径计数问题。用户需要的是从左上角走到右下角,只能向右或向下走,问有多少种不同的路径。那首先我得回忆一下组合数学里的相关知识。
假设有一个网格,起点在(1,1),终点在(n,m),每次只能向右或向下走一步。那么要到达终点,总共需要走多少步呢?应该是向下走(n-1)次,向右走(m-1)次,总共有(n-1 + m-1) = (n+m-2)步。而不同的路径其实就是在这总步数中选择什么时候向下或者向右。比如,如果选择其中(n-1)步作为向下,剩下的自然就是向右的。所以总路径数应该是组合数C(n+m-2, n-1)或者C(n+m-2, m-1),因为组合数有对称性。
但是这里有个问题,输入的n和m分别代表行和列的数量。比如,如果用户说第n行第m列,那么实际网格的大小应该是n行m列,对吗?那从(1,1)走到(n,m)的话,需要向下移动n-1次,向右移动m-1次。所以总步数是(n-1 + m-1)步,所以组合数应该是C(n+m-2, n-1)。或者也可以写成C(n+m-2, m-1),这两者相等,所以计算时可以选择较小的那个来减少计算量。
那接下来是如何计算组合数的问题。因为当n和m比较大的时候,直接计算阶乘可能会溢出,所以需要考虑计算组合数的方法。比如用动态规划或者递推的方式,或者利用递推公式计算组合数,同时注意中间结果可能很大,需要用长整型或者大数处理。但题目要求的输出是一个整数,所以C++的话可能需要用long long类型,或者更大的数,但可能题目中的测试数据不会超过long long的范围。
那组合数的计算方式,比如用递推公式C(n, k) = C(n-1, k-1) + C(n-1, k),可以构建一个二维数组来保存结果。但这样的话,如果n和m很大,比如1e3的话,二维数组可能没问题,但如果更大的话可能会超出内存。不过题目中输入的n和m具体范围是多少呢?题目没说,所以可能需要考虑更高效的方法。
不过一般来说,这种路径问题的解法是计算组合数,所以正确的公式应该是C(n+m-2, min(n-1, m-1))。或者直接计算阶乘,但是当n和m较大时,阶乘计算可能会溢出。比如,在C++中,如果n和m很大,比如到1e5级别的话,可能需要用预处理阶乘和逆元的方法,采用模数的情况下计算,但题目这里并没有模数要求,所以可能直接计算的话会有溢出问题。
但题目中的输入可能比较小,所以直接计算组合数的方法可行。比如,当n和m都是两位数的时候,用递推的方式计算组合数不会有问题。那么具体的C++代码应该如何编写?
可能的思路是,计算组合数C(a, b),其中a = n+m-2,b = min(n-1, m-1)。然后使用循环计算这个组合数的值。例如,C(a, b) = a*(a-1)*...*(a-b+1)/(b*(b-1)*...*1)。这样可以在循环中边乘边除,避免中间结果过大。
例如,计算C(10,3)的话,是10*9*8/(3*2*1)。那么循环的时候,可以从1到b,每次乘上(a - b + i),然后除以i。这样可以保持中间结果尽可能小,减少溢出的可能性。例如,对于每一个i,计算分子部分的乘法和分母部分的乘法,或者更高效的方式是每次先乘上(a - b + i)然后除以i,这样每一步的结果都是整数,不会有分数的问题。例如,i从1到b,每一步计算result = result * (a - b + i) / i。这样每一步都是整数,不会出现小数。
例如,初始result是1,当i=1时,乘(a -b +1)= (a - (b-1)),然后除以1。然后i=2时,乘(a -b +2),即再下一个数,除以2。这样每一步都能整除吗?是的,因为组合数的性质保证了这一点。例如,C(n,k)的递推方式每一步都是整数。
所以这样的计算方式是正确的,并且可以在代码中高效实现。例如,对于给定的a和b,循环从1到b,每次更新result。
那么现在,把思路整理成代码:
首先读取输入的n和m。注意题目中的输入是两个整数n和m。然后计算总步数a = (n-1)+(m-1) = n+m-2,然后选择较小的方向,即b = min(n-1, m-1)。然后计算C(a, b)。
代码的大体结构可能是这样的:
#include <iostream>
using namespace std;
long long combination(int a, int b) {
if (b > a) return 0;
if (b == 0 || b == a) return 1;
b = min(b, a - b); // 选择较小的数,减少计算次数
long long res = 1;
for (int i = 1; i <= b; ++i) {
res = res * (a - b + i) / i;
}
return res;
}
int main() {
int n, m;
cin >> n >> m;
int a = n + m - 2;
int b = min(n-1, m-1);
cout << combination(a, b) << endl;
return 0;
}
这样应该可以解决问题。需要注意的是,输入的n和m可能为1的情况,比如当n=1或者m=1的时候,路径只有一种,这时候组合数C(a,0)=1,所以代码能正确处理。
比如,当n=1,m=1时,a=0,b=0,combination返回1。正确,因为起点就是终点,只有一种路径。
再比如,n=2,m=2,那么a=2,b=1,计算C(2,1)=2,正确。
另外,测试用例比如n=3,m=7,那么需要向下走2次,向右走6次,总步数8次,选其中2次向下,C(8,2)=28。或者选6次向右,C(8,6)=28,结果正确。
那这段代码应该可以正确计算不同的情况,并且使用long long类型来避免溢出。当然,当n和m非常大时,比如超过1e5的话,这样的计算方式可能会有溢出问题,但在题目没有说明的情况下,假设给定的测试数据不会导致溢出,这样的解法是可行的。</think>要解决从网格左上角到右下角的路径计数问题,可以采用组合数学的方法。以下是详细的解决思路和对应的C++代码:
### 方法思路
1. **问题分析**:从起点(1,1)到终点(n,m),每次只能向右或向下走。总步数为向下(n-1)次和向右(m-1)次,共(n+m-2)步。
2. **组合数计算**:不同的路径数等于从总步数中选择向下(或向右)的步数的组合数,即计算组合数$C(n+m-2, \min(n-1, m-1))$。
3. **高效计算组合数**:通过逐次乘法和除法避免中间结果溢出,确保每一步的运算结果均为整数。
### 解决代码
```cpp
#include <iostream>
using namespace std;
long long calculateCombination(int total, int k) {
if (k > total) return 0;
if (k == 0 || k == total) return 1;
k = min(k, total - k); // 优化计算次数
long long result = 1;
for (int i = 1; i <= k; ++i) {
result = result * (total - k + i) / i;
}
return result;
}
int main() {
int n, m;
cin >> n >> m;
int steps = n + m - 2;
int min_step = min(n - 1, m - 1);
cout << calculateCombination(steps, min_step) << endl;
return 0;
}
```
### 代码解释
- **组合数函数**:`calculateCombination`函数通过循环逐次计算组合数,确保中间结果不会过大。
- **主函数**:读取输入的`n`和`m`,计算总步数和最小方向步数,最终输出组合数结果。
该方法正确高效地解决了路径计数问题,适用于合理的输入范围。
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