下面给你一套比较标准、层次清晰的“定序问题”题单。
说明两点:
- 默认都是“排成一排”,且元素互不相同。
- 采用高中常用记号:Ann=n!。
- 中等题里的“选位法/空位法”,为了兼顾附加条件,有时会先处理特殊位置或特殊块,再给定序元素选位,本质上仍属于选位思路。
1.【基础】纯定序
7名同学甲、乙、丙、丁、戊、己、庚站成一排,要求甲在乙左边,乙在丙左边,问共有多少种排法?
解法一(除法/消序法)
先不考虑甲、乙、丙的内部顺序,7人全排列共有 A77 种。
甲、乙、丙内部共有 A33 种排列,其中只有 1 种满足“甲在乙左边,乙在丙左边”。
A33A77=3!7!=840
解法二(选位法/空位法)
先从7个位置中选出3个位置给甲、乙、丙:
C73
由于相对顺序已经固定,这3个位置只能按“甲、乙、丙”填入;其余4人任意排列:
C73⋅A44=35⋅24=840
答案: 840 种。
2.【基础】纯定序
8本不同的书排成一列,其中《语文》《数学》《英语》《物理》四本的相对顺序必须保持为“语文在数学左边,数学在英语左边,英语在物理左边”,问共有多少种排法?
解法一(除法/消序法)
8本书全排列:
A88
4本指定图书内部原有 A44 种顺序,只有1种符合要求,所以
A44A88=4!8!=1680
解法二(选位法/空位法)
先给这4本定序的书选位置:
C84
选好后只能按“语文、数学、英语、物理”依次填入;其余4本任排:
C84⋅A44=70⋅24=1680
答案: 1680 种。
3.【中等】定序 + 某人不能站两端
8名同学甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛站成一排,要求甲、乙、丙从左到右顺序固定,且丁不站在两端,问共有多少种排法?
解法一(除法/消序法)
先满足“丁不站两端”。
丁有 6 个中间位置可选,剩下7人全排列:
6⋅A77
再对甲、乙、丙做消序:
A336⋅A77=3!6⋅7!=5040
解法二(选位法/空位法)
先安排丁的位置:有 6 种。
再从剩下的7个位置中给甲、乙、丙选3个位置:
C73
由于顺序固定,只能按甲、乙、丙填入;其余4人任排:
6⋅C73⋅A44=6⋅35⋅24=5040
答案: 5040 种。
4.【中等】定序 + 另外两人必须相邻
7名同学甲、乙、丙、丁、戊、己、庚站成一排,要求甲、乙、丙从左到右顺序固定,且丁、戊必须相邻,问共有多少种排法?
解法一(除法/消序法)
把“丁、戊”看成一个整体,则共有6个元素排队;但“丁、戊”内部有 2 种顺序,所以满足相邻条件的总排法为:
2⋅A66
再对甲、乙、丙消序:
A332⋅A66=3!2⋅6!=240
解法二(选位法/空位法)
7个位置中,长度为2的相邻位置对共有 6 个。
先给丁、戊选一个相邻位置对,并安排其内部顺序:
6⋅2
再从剩余5个位置中选3个位置给甲、乙、丙:
C53
其余2人任排:
6⋅2⋅C53⋅A22=6⋅2⋅10⋅2=240
答案: 240 种。
5.【中等】定序 + 两人占两端
9名同学甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬站成一排,要求甲、乙、丙从左到右顺序固定,且丁、戊分别站在最左端和最右端(谁左谁右不作规定),问共有多少种排法?
解法一(除法/消序法)
先安排两端:丁、戊站两端有 2 种。
剩下7人全排列:
2⋅A77
再对甲、乙、丙消序:
A332⋅A77=3!2⋅7!=1680
解法二(选位法/空位法)
先安排两端的丁、戊,有 2 种。
再从剩余7个位置中给甲、乙、丙选3个位置:
C73
其余4人任排:
2⋅C73⋅A44=2⋅35⋅24=1680
答案: 1680 种。
6.【中等】两组元素同时定序
9名同学甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬站成一排,要求甲、乙、丙从左到右顺序固定,同时丁、戊、己也必须从左到右顺序固定,问共有多少种排法?
解法一(除法/消序法)
9人全排列:
A99
甲、乙、丙内部有 A33 种顺序,只保留1种;
丁、戊、己内部也有 A33 种顺序,只保留1种。
所以:
A33⋅A33A99=3!⋅3!9!=10080
解法二(选位法/空位法)
先从9个位置中选3个给甲、乙、丙:
C93
再从剩余6个位置中选3个给丁、戊、己:
C63
两组内部顺序都已固定,其余3人任排:
C93⋅C63⋅A33=84⋅20⋅6=10080
答案: 10080 种。
7.【中等】4个元素定序 + 某人不能站两端
8名同学甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛站成一排,要求甲、乙、丙、丁从左到右顺序固定,且戊不站在两端,问共有多少种排法?
解法一(除法/消序法)
先满足“戊不站两端”:戊有 6 个中间位置可选。
其余7人全排列:
6⋅A77
再把甲、乙、丙、丁的内部顺序消去:
A446⋅A77=4!6⋅7!=1260
解法二(选位法/空位法)
先安排戊的位置:有 6 种。
再从剩余7个位置中选4个给甲、乙、丙、丁:
C74
其余3人任排:
6⋅C74⋅A33=6⋅35⋅6=1260
答案: 1260 种。
8.【中等】定序 + 另外两人不能相邻
7名同学甲、乙、丙、丁、戊、己、庚站成一排,要求甲、乙、丙从左到右顺序固定,且丁、戊不能相邻,问共有多少种排法?
解法一(除法/消序法)
先求“丁、戊不相邻”的总排法。
7人全排列共有:
A77
其中丁、戊相邻时,把丁戊看作一个整体,并考虑内部顺序,有:
2⋅A66
所以“丁、戊不相邻”的总排法为:
A77−2⋅A66
再对甲、乙、丙消序:
A33A77−2⋅A66=3!7!−2⋅6!=65040−1440=600
解法二(选位法/空位法)
先给丁、戊选位置,但要求不相邻。
从7个位置中选2个位置共有 C72 种,其中相邻的位置对有 6 个,所以不相邻的位置对有:
C72−6=15
丁、戊是不同人,还要乘 2!:
15⋅2
再从剩余5个位置中选3个给甲、乙、丙:
C53
其余2人任排:
(C72−6)⋅2⋅C53⋅A22=15⋅2⋅10⋅2=600
答案: 600 种。
小结
这 8 道题基本覆盖了“定序问题”最经典的出题方式。核心套路就两条:
1. 除法/消序法
先把相关对象当成“普通全排”,再除以定序元素内部的全排列数。
纯定序的基本模型:
AmmAnn
2. 选位法/空位法
先给定序元素选位置,再按固定顺序填入,最后安排其余元素。
纯定序的基本模型:
Cnm⋅An−mn−m
复合题只是在这两种方法上,先把“不能站两端、相邻、不相邻、两端固定、两组定序”等附加条件一起处理进去。