错排问题

https://www.luogu.com.cn/problem/P1595

https://www.luogu.com.cn/problem/P4071

错排问题,这个问题的背景可能有多种表述方式,将其形式化,可表为:将 1 至 n 这 n 个数字排列,使得每个数字不出现在其所在序号的位置上,问所有可能的排列数。

先分步,考虑序列 \(1,2,\cdots,n\)。先考虑最后一个位置 \(n\) 任选前面 \(n-1\) 个数放,此时前面有一个位置空了。然后分类:

  1. \(n\) 放在该空的位置,则目前已经有两个元素确定了位置,即剩下的构成了一个 \(D_{n-2}\) 的子问题。
  2. \(n\) 不放在该空的位置,则此时除了最后一位已经确定,其他 \(n-1\) 个数都不能放在自己的位置上(\(n\) 不能放在这个空的位置上),即构成了一个 \(D_{n-1}\) 的子问题。

综上,可以得到递推公式:

\[ D_{n}=(n−1)(D_{n−1}+D_{n−2}),n≥3 \]

初始条件为 \(D(1)=0,D(2)=1\) .