組合學與計數方法

排列

/ per-myoo-TAY-shun /

三名跑者——叫他們 A、B、C——跑完一場比賽。他們衝過終點線的順序有幾種可能?可以是 ABC、ACB、BAC、BCA、CAB、CBA——共六種排序。排列正是如此:把東西排成一個確定的「順序」。順序就是重點所在;ABC 和 ACB 是不同的排列,即使用的是同樣三名跑者。

計算排列就是乘法原理的實際運用。要把 n 個不同的東西排成一列:第一個位置有 n 種選擇,第二個有 n-1 種(已放了一個),第三個 n-2 種,一直到最後一個位置只剩 1 種選擇。相乘得:n 乘 (n-1) 乘……乘 1,寫作 n!,唸作 n 階乘。若只是把 n 個中的 k 個排序(所謂的 k-排列),就提早停下:P(n, k) = n 乘 (n-1) 乘……乘 (n-k+1),等於 n! / (n-k)!。例如從 5 本書中取 3 本排在書架上:P(5,3) = 5 乘 4 乘 3 = 60。

「順序重要嗎?」這個判斷就是分開排列與組合的岔路。如果把同樣的東西重新排列算成「新」結果(頒獎台名次、座位安排、密碼、跑步順序),你算的是排列。如果單純重排算成「同一個」結果(一手牌、一個委員會、一個子集),你算的是組合,也就是把排列的各種排序除掉。永遠先問這個問題。

從 26 個字母中組出 4 個字母的「字」(不重複)有幾種?順序重要,所以 P(26,4) = 26 乘 25 乘 24 乘 23 = 358800。把 HELLO 五個字母全部排列就比較棘手,因為有兩個重複的 L——那需要多重集公式,而非單純的 5!。

排列計算「有序」的排法;P(n,k) = n!/(n-k)!。

排列計數假設每個東西都可區分。若有些東西相同(像 HELLO 裡的兩個 L),不要用單純的 n!——要用多重集公式除掉重複,否則會多算。

又稱
ordered arrangementarrangement排列有序排列