分类加法计数原理与分步乘法计数原理-(一).ppt

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1、1.1分类计数原理分类计数原理与分步计数原理分步计数原理问题问题1 1：用一个大写的英文字母或一个阿拉伯数字给教室里的座位编号，总共能够编出多少种不同的号码？分析分析:给座位编号有给座位编号有2类方法类方法,第一类方法第一类方法,用英文字母，有用英文字母，有26种号码种号码;第二类方法第二类方法,用阿拉伯数字，有用阿拉伯数字，有10种号码种号码;所以所以 有有 26+10=36 种不同号码种不同号码.请思考请思考:问题问题2：从甲地到乙地，可以乘火车，从甲地到乙地，可以乘火车，或或者者也可以乘汽车。一天中，火车有也可以乘汽车。一天中，火车有4 班，汽车有班，汽车有2班。那么一天中乘坐这些交通工

2、具从甲地到乙班。那么一天中乘坐这些交通工具从甲地到乙地共有多少种不同的走法地共有多少种不同的走法?分析分析:从甲地到乙地有从甲地到乙地有2类方法类方法,第一类方法第一类方法,乘火车，有乘火车，有4种方法种方法;第二类方法第二类方法,乘汽车，有乘汽车，有2种方法种方法;所以所以 从甲地到乙地共有从甲地到乙地共有 4+2=6 种方法种方法.请思考请思考:问题问题:你能否发现这两个问题有什么共同特征？你能否发现这两个问题有什么共同特征？1 1、都是要完成一件事、都是要完成一件事2 2、用任何一类方法都能直接完成这件事、用任何一类方法都能直接完成这件事3 3、都是采用加法运算、都是采用加法运算分类加法

3、计数原理 完成一件事有两类不同方案,在第1类方案中有m种不同的方法,在第2类方案中有n种不同的方法.那么完成这件事共有N=m+n种不同的方法。2）首先要根据具体的问题确定一个）首先要根据具体的问题确定一个分类标准分类标准，在分，在分类标准下进行分类，然后对每类方法计数类标准下进行分类，然后对每类方法计数.1）各类办法之间相互独立）各类办法之间相互独立,都能独立的完成这件事，都能独立的完成这件事，要计算方法种数要计算方法种数,只需将各类方法数相加只需将各类方法数相加,因此分类计因此分类计数原理又称数原理又称加法原理加法原理说明说明说明说明例1：在填写高考志愿表时,一名高中毕业生了解到,A,B两所

4、大学各有一些自己感兴趣的强项专业,具体如下:A大学生物学化学医学物理学工程学B大学数学会计学信息技术学法学分析:两大学 只 能 选一 所 一 专业,且没有共 同 的 强项专业54+=9变式：变式：在填写高考志愿表时在填写高考志愿表时,一名高中毕业生了解一名高中毕业生了解到到,A,B,C三所大学各有一些自己感兴趣的强项专业三所大学各有一些自己感兴趣的强项专业,具体情况如下具体情况如下:A大学大学B大学大学生物学生物学化学化学医学医学物理学物理学工程学工程学数学数学会计学会计学信息技术学信息技术学法学法学如果这名同学只能选一个专业如果这名同学只能选一个专业,那么他共有多少种那么他共有多少种选择呢选

5、择呢?C大学大学机械制造机械制造建筑学建筑学广告学广告学汉语言文学汉语言文学韩语韩语N=5+4+5=14(种种)完成一件事有三类不同方案，在第1类方案中有m1种不同的方法，在第2类方案中有m2种不同的方法，在第3类方案中有m3种不同的方法。那么完成这件事共有_种方法.做一件事情，完成它可以有n类方案,在第一类方案中有m1种不同的方法，在第二类方案中有m2种不同的方法，在第n类方案中有mn种不同的方法。那么完成这件事共有种不同的方法N=m1+m2+mn N=m1+m2+m3 问题3：用前6个大写英文字母和19个阿拉伯数字,以A1,A2,B1,B2的方式给教室的座位编号.A123456789A1A

6、2A3A4A5A6A7A8A99种B1234567899种6 9=54请思考请思考:问题问题4：如图如图,由由A村去村去B村的道路有村的道路有3条，由条，由B村村去去C村的道路有村的道路有2条。从条。从A村经村经B村去村去C村，共有村，共有多少种不同的走法多少种不同的走法?A村村B村C村村北北南南中中北北南南分析分析:从从A村经村经 B村去村去C村分村分 两两 步步,第一步第一步,由由A村去村去B村有村有 3 种方法种方法,第二步第二步,由由B村去村去C村有村有 2 种方法种方法,所以从所以从A村经村经 B村去村去C村共有村共有 3 2=6 种不同种不同的方法的方法请思考请思考:分步乘法计数原

7、理 完成一件事需要两个步骤,做第1步有m种不同的方法,做第2步有n种不同的方法,那么完成这件事共有N=mn种不同的方法.2）首先要根据具体问题的特点确定一个）首先要根据具体问题的特点确定一个分步的标准分步的标准，然后对每步方法计数然后对每步方法计数.1）各个步骤相互依存）各个步骤相互依存,只有各个步骤都完成了只有各个步骤都完成了,这件事这件事才算完成才算完成,将各个步骤的方法数相乘得到完成这件事的将各个步骤的方法数相乘得到完成这件事的方法总数方法总数,又称又称乘法原理乘法原理说明说明说明说明例2：设某班有男生30名,女生24名.现要从中选出男、女各一名代表班级参加比赛,共有多少种不同的选法?分

8、两步进行选取男女3024=720再根据分步乘法原理若若再再要要从从语语,数数,英英三三科科科科任任老老师师中中选选出出一一名名代代表表参参加加比比赛赛,那那又又共共 有有 多多 少少 种种 选选 法法?老师3=2160 如果完成一件事需要三个步骤,做第1步有m1种不同的方法,做第2步有m2种不同的方法,做第3步有m3种不同的方法,那么完成这件事共有_种不同的方法.N=m1m2m3做一件事情，完成它需要分成n个步骤，做第一步有m1种不同的方法，做第二步有m2种不同的方法，做第n步有mn种不同的方法，那么完成这件事有_种不同的方法.N=m1m2mn 例3：书架第1层放有4本不同的计算机书,第2层放

9、有3本不同的文艺书,第3层放有2本不同的体育书.(1)从书架中取1本书,有多少种不同取法?有3类方法，根据分类加法计数原理N=4+3+2=9(2)从书架第1,2,3层各取1本书,有多少种不同取法?分3步完成,根据分步乘法计数原理N=432=24解题关键：解题关键：从总体上看做这件事情是从总体上看做这件事情是“分类完成分类完成分类完成分类完成”,还还是是“分步完成分步完成分步完成分步完成”.”.再根据其对应的计数原理计算再根据其对应的计数原理计算.解：需先分类再分步解：需先分类再分步.（3 3）从书架上取）从书架上取2 2本不同种的书本不同种的书,有多少种不同的取法有多少种不同的取法?根据两个基

10、本原理，不同的取法总数是根据两个基本原理，不同的取法总数是 N=43+42+32=26 N=43+42+32=26第一类：从一、二层各取一本，第一类：从一、二层各取一本，有有43=1243=12种方法；种方法；第二类：从一、三层各取一本，第二类：从一、三层各取一本，有有42=842=8种方法；种方法；第三类：从二、三层各取一本，第三类：从二、三层各取一本，有有32=632=6种方法；种方法；答答:从书架上取从书架上取2 2本不同种的书本不同种的书,有有2626种不同种不同的取法的取法.例3：书架第1层放有4本不同的计算机书,第2层放有3本不同的文艺书,第3层放有2本不同的体育书.思考思考1有不

11、同的中文书有不同的中文书9本，不同的英文书本，不同的英文书7本，不同的日文本，不同的日文书书5本从其中取出不是同一国文字的书本从其中取出不是同一国文字的书2本，问有多少本，问有多少种不同的取法？种不同的取法？2集合集合A=1,2,-3,B=-1,-2,3,4 从从A,B 中各取中各取1个元个元素作为点素作为点P(x,y)的坐标的坐标（1）可以得到多少个不同的点？）可以得到多少个不同的点？（2）这些点中，位于第一象限的有几个？）这些点中，位于第一象限的有几个？练一练练一练979575143(1)344324(2)22228例例4 4 要从甲、乙、丙要从甲、乙、丙3 3幅不同的画中选出幅不同的画中

12、选出2 2幅，幅，分别挂在左、右两边墙上的指定位置，问共有分别挂在左、右两边墙上的指定位置，问共有多少种不同的挂法？多少种不同的挂法？甲甲乙乙丙丙解：从解：从3 3幅画中选出幅画中选出2 2幅分别挂在左、右两边墙幅分别挂在左、右两边墙上，可以分两个步骤完成：上，可以分两个步骤完成：第一步，从第一步，从3 3幅画中选幅画中选1 1幅挂在左边墙上，有幅挂在左边墙上，有3 3种选法；种选法；第二步，从剩下的第二步，从剩下的2 2幅画中选幅画中选1 1幅挂在右边墙上，幅挂在右边墙上，有有2 2种选法。种选法。根据分步计数原理，不同挂法的种数是：根据分步计数原理，不同挂法的种数是：N=32=6.N=32

13、=6.思考：还有其他解答本题的方法吗？例例4 4 要从甲、乙、丙要从甲、乙、丙、3 3幅不同的画中选出幅不同的画中选出2 2幅，幅，分别挂在左、右两边墙上的指定位置，问共有分别挂在左、右两边墙上的指定位置，问共有多少种不同的挂法？多少种不同的挂法？甲甲乙乙丙丙解：从解：从3 3幅画中选出幅画中选出2 2幅分别挂在左、右两边墙幅分别挂在左、右两边墙上，可以分两个步骤完成：上，可以分两个步骤完成：第一步，从第一步，从3 3幅画中幅画中选出选出2 2幅幅，有，有3 3种选法；种选法；（“甲、乙甲、乙”，“甲、丙甲、丙”，“乙、丙乙、丙”）第二步，将选出的第二步，将选出的2 2幅画幅画挂好挂好，有，有

14、2 2中挂法中挂法根据分步计数原理，不同挂法的种数是：根据分步计数原理，不同挂法的种数是：N=32=6.N=32=6.分类加法计数原理分类加法计数原理分步乘法计数原理分步乘法计数原理相同点相同点不同点不同点用来计算用来计算“完成一件事完成一件事”的方法种数的方法种数每类每类方案中的每一方案中的每一种方法都能种方法都能_ _ 完成这件事完成这件事每步每步_才才算完成这件事情算完成这件事情（每步中的每一种（每步中的每一种方法方法不能独立不能独立完成完成这件事）这件事）类类类类相加相加步步步步相乘相乘独立独立依次完成依次完成分类分类完成完成分步分步完成完成思考：思考：两个计数原理两个计数原理的共同点

15、是什么？不同点什么？的共同点是什么？不同点什么？例例5.给程序模块命名，需要用给程序模块命名，需要用3个字符，其中首个字个字符，其中首个字符要求用字母符要求用字母AG或或UZ，后两个要求用数字，后两个要求用数字19，问最多可以给多少个程序命名？，问最多可以给多少个程序命名？分析：分析：要给一个程序模块命名，可以分三个步骤：第一步，要给一个程序模块命名，可以分三个步骤：第一步，选首字符；第二步，先中间字符；第三步，选末位字符。选首字符；第二步，先中间字符；第三步，选末位字符。解：解：首字符共有首字符共有7+613种不同的选法，种不同的选法，答：答：最多可以给最多可以给10531053个程序命名。

16、个程序命名。中间字符和末位字符各有中间字符和末位字符各有9种不同的选法种不同的选法根据分步计数原理，最多可以有根据分步计数原理，最多可以有13991053种不同的选法种不同的选法例例6.核糖核酸（核糖核酸（RNA）分子是在生物细胞中发现的化学成分，一个）分子是在生物细胞中发现的化学成分，一个RNA分子分子是一个有着数百个甚至数千个位置的长链，长链中每一个位置上都由一种称是一个有着数百个甚至数千个位置的长链，长链中每一个位置上都由一种称为碱基的化学成分所占据，总共有个不同的碱基，分别用为碱基的化学成分所占据，总共有个不同的碱基，分别用A，C，G，U表表示，在一个示，在一个RNA分子中，各种碱基能

17、够以任意次序出现，所以在任意一个位分子中，各种碱基能够以任意次序出现，所以在任意一个位置上的碱基与其他位置上的碱基无关。假设有一类置上的碱基与其他位置上的碱基无关。假设有一类RNA分子由分子由100个碱基组个碱基组成，那么能有多少种不同的成，那么能有多少种不同的RNA分子？分子？UUUAAACCCGGG分析分析:用用100个位置表示由个位置表示由100个碱基组成的长链，每个位置都可以从个碱基组成的长链，每个位置都可以从A、C、G、U中任选一个来占据。中任选一个来占据。第1位第2位第3位第100位4种4种4种4种解：解：100个碱基组成的长链共有个碱基组成的长链共有100个位置，在每个位置中，从

18、个位置，在每个位置中，从A、C、G、U中任选一个来填入，每个位置有中任选一个来填入，每个位置有4种填充方法。根据分步计数原理，共有种填充方法。根据分步计数原理，共有种不同的种不同的RNA分子分子.例例7.电子元件很容易实现电路的通与断、电位的高与底等两种电子元件很容易实现电路的通与断、电位的高与底等两种状态，而这也是最容易控制的两种状态。因此计算机内部就采状态，而这也是最容易控制的两种状态。因此计算机内部就采用了每一位只有用了每一位只有0或或1两种数字的计数法，即二进制，为了使计两种数字的计数法，即二进制，为了使计算机能够识别字符，需要对字符进行编码，每个字符可以用一算机能够识别字符，需要对字

19、符进行编码，每个字符可以用一个或多个字节来表示，其中字节是计算机中数据存储的最小计个或多个字节来表示，其中字节是计算机中数据存储的最小计量单位，每个字节由个二进制位构成，问量单位，每个字节由个二进制位构成，问（1）一个字节（）一个字节（8位）最多可以表示多少个不同的字符？位）最多可以表示多少个不同的字符？（2）计算机汉字国标码（）计算机汉字国标码（GB码）包含了码）包含了6763个汉字，一个汉个汉字，一个汉字为一个字符，要对这些汉字进行编码，每个汉字至少要用多字为一个字符，要对这些汉字进行编码，每个汉字至少要用多少个字节表示？少个字节表示？第1位第2位第3位第8位2种2种2种2种如如00000

20、000，10000000，11111111.开始子模块118条执行路径子模块328条执行路径子模块245条执行路径子模块543条执行路径子模块438条执行路径结束A例例8.计算机编程人员在编计算机编程人员在编写好程序以后要对程序进写好程序以后要对程序进行测试。程序员需要知道行测试。程序员需要知道到底有多少条执行路（即到底有多少条执行路（即程序从开始到结束的线），程序从开始到结束的线），以便知道需要提供多少个以便知道需要提供多少个测试数据。一般的，一个测试数据。一般的，一个程序模块又许多子模块组程序模块又许多子模块组成，它的一个具有许多执成，它的一个具有许多执行路径的程序模块。问：行路径的程序模

21、块。问：这个程序模块有多少条执这个程序模块有多少条执行路径？另外为了减少测行路径？另外为了减少测试时间，程序员需要设法试时间，程序员需要设法减少测试次数，你能帮助减少测试次数，你能帮助程序员设计一个测试方式，程序员设计一个测试方式，以减少测试次数吗？以减少测试次数吗？开始子模块118条执行路径子模块328条执行路径子模块245条执行路径子模块543条执行路径子模块438条执行路径结束A分析：分析：整个模块的任整个模块的任意一条路径都分两步意一条路径都分两步完成完成：第：第1步是从开步是从开始执行到始执行到A点；第点；第2步步是从是从A点执行到结束。点执行到结束。而第步可由子模块而第步可由子模块

22、1或子模块或子模块2或子模块或子模块3来完成；第二步可由来完成；第二步可由子模块子模块4或子模块或子模块5来来完成。因此，分析一完成。因此，分析一条指令在整个模块的条指令在整个模块的执行路径需要用到两执行路径需要用到两个计数原理。个计数原理。开始子模块118条执行路径子模块328条执行路径子模块245条执行路径子模块543条执行路径子模块438条执行路径结束A再测试各个模块之间的信再测试各个模块之间的信息交流是否正常，需要测息交流是否正常，需要测试的次数为：试的次数为：3*2=6。如果每个子模块都正常工如果每个子模块都正常工作，并且各个子模块之间作，并且各个子模块之间的信息交流也正常，那么的信

23、息交流也正常，那么整个程序模块就正常。整个程序模块就正常。这样，测试整个这样，测试整个模块的次数就变为模块的次数就变为 172+6=178（次）（次）2）在实际测试中，程序）在实际测试中，程序员总是把每一个子模块看员总是把每一个子模块看成一个黑箱，即通过只考成一个黑箱，即通过只考察是否执行了正确的子模察是否执行了正确的子模块的方式来测试整个模块。块的方式来测试整个模块。这样，他可以先分别单独这样，他可以先分别单独测试测试5个模块，以考察每个模块，以考察每个子模块的工作是否正常。个子模块的工作是否正常。总共需要的测试次数为：总共需要的测试次数为：18+45+28+38+43=172。例例9.随着

24、人们生活水平的提高，某城市家庭汽车拥有量迅速增随着人们生活水平的提高，某城市家庭汽车拥有量迅速增长，汽车牌照号码需要扩容。交通管理部门出台了一种汽车牌长，汽车牌照号码需要扩容。交通管理部门出台了一种汽车牌照组成办法，每一个汽车牌照都必须有个不重复的英文字母照组成办法，每一个汽车牌照都必须有个不重复的英文字母和个不重复的阿拉伯数字，并且个字母必须合成一组出现，和个不重复的阿拉伯数字，并且个字母必须合成一组出现，个数字也必须合成一组出现，那么这种办法共能给多少辆汽个数字也必须合成一组出现，那么这种办法共能给多少辆汽车上牌照车上牌照?练习练习1 1、(1)(1)五名学生报名参加四项体育比赛，五名学生

25、报名参加四项体育比赛，每人限报一项，报名方法的种数为多少？每人限报一项，报名方法的种数为多少？(2)(2)五名学生争夺四项比赛的冠军，获得冠军的五名学生争夺四项比赛的冠军，获得冠军的可能性有多少种？可能性有多少种？解：（解：（1）5名学生中任一名均可报其中的任一项，因此每名学生中任一名均可报其中的任一项，因此每个学生都有个学生都有4种报名方法，种报名方法，5名学生都报了项目才能算完成名学生都报了项目才能算完成这一事件故报名方法种数为这一事件故报名方法种数为44444=种种.（2）每个项目只有一个冠军，每一名学生都可能获得）每个项目只有一个冠军，每一名学生都可能获得其中的一项获军，因此每个项目获

26、冠军的可能性有其中的一项获军，因此每个项目获冠军的可能性有5种种故有故有n=5=种种.补充练习：补充练习：在所有的两位数中,个位数字大于十位数字的两位数共有多少个？分析分析1:按个位数字是按个位数字是2,3,4,5,6,7,8,9分成分成8类类,在在每一类中满足条件的两位数分别是每一类中满足条件的两位数分别是:1个个,2个个,3个个,4个个,5个个,6个个,7 个个,8 个个.根据根据加法原理加法原理共有共有 1+2+3+4+5+6+7+8=36(个个).分析分析2:按十位数字是按十位数字是1,2,3,4,5,6,7,8分成分成8类类,在在每一类中满足条件的两位数分别是每一类中满足条件的两位数

27、分别是:8个个,7个个,6个个,5个个,4个个,3个个,2个个,1个个.根据根据加法原理加法原理共有共有 8+7+6+5+4+3+2+1=36(个个)练习2十位个位练习练习3.由数字由数字0，1，2，3，4，5可以组成多少可以组成多少个没有重复数字的三位偶数？个没有重复数字的三位偶数？答：答：符合题意的没有重复数字的三位符合题意的没有重复数字的三位偶数共有偶数共有 544444=52（个）。（个）。或者或者 54244=52（个）。（个）。何时用加法原理、乘法原理呢?加法原理 完成一件事情有n类不同的方案,若每一类方案中的任何一种方法均能将这件事情从头至尾完成.乘法原理 完成一件事情有n个步骤

28、,若每一步的任何一种方法只能完成这件事的一部分,并且必须且只需完成互相独立的这n步后,才能完成这件事.分类要做到“不重不漏”分步要做到“步骤完整”解答计数问题的一般思维过程：解答计数问题的一般思维过程：完成一件什么事完成一件什么事完成一件什么事完成一件什么事如何完成这件事如何完成这件事如何完成这件事如何完成这件事利用加法原理进行计数利用加法原理进行计数利用加法原理进行计数利用加法原理进行计数方法方法方法方法的分类的分类的分类的分类过程过程过程过程的分步的分步的分步的分步利用乘法原理进行计数利用乘法原理进行计数利用乘法原理进行计数利用乘法原理进行计数描述分类计数原理和分步计数原理的诗：两大原理妙无穷，两大原理妙无穷，解题应用各不同；解题应用各不同；多思慎密最重要，多思慎密最重要，茫茫数理此中求茫茫数理此中求。