通过MCP连接 →

输入计算

数学公式

广告

结果

项链排列数
12
种不同排法(旋转和翻转均视为相同)
物体 (n) 5
线性排列数 (n!) 120
圆排列数 (n-1)! 24

什么是项链排列?

项链排列(也称为手镯排列,在日语中叫作"数珠(juzu)排列")指的是将 \(n\) 个不同物体排在一个闭合环上时,能形成多少种本质上不同的排法。这里的关键在于:如果一种排法可以通过旋转整个环、或者将环翻面(即镜像反射)变成另一种排法,那么这两种排法被视为同一种。它比圆排列更进一步:圆排列只消除了旋转对称性,而项链排列还额外消除了镜像对称性。

带有旋转箭头和反射镜像线的珠子圆环
在项链中,经旋转或反射后相同的排列只算作一种。

如何使用本计算器

输入不同物体的个数 n(一个非负整数),计算器即可返回不同项链排列的数量。为方便对比,它还会同时给出线性排列数(\(n!\))和圆排列数(\((n-1)!\))。由于阶乘增长得极快,本计算器采用精确的任意精度整数运算,因此即使 \(n\) 取很大的数值,结果也能完整、精确地显示出来。

公式详解

\(n\) 个物体排成一行共有 \(n!\) 种顺序。把其中一个物体固定在环上,以消除 \(n\) 种等价的旋转,就剩下 \((n-1)!\) 种圆排列。项链排列还要进一步把顺时针图案和它逆时针的镜像视为同一种,所以再除以 2:

当 \(n \ge 3\) 时,$$P = \frac{(n - 1)!}{2}$$

当 \(n = 0\)、\(1\) 和 \(2\) 时,直接套用这个公式会得到非整数或低估的结果,因此按照惯例,这三种情况的答案都规定为 1:即恰好存在一种(或为空的)不同环。

Advertisement
三幅图:直线排列的珠子、圆环排列的珠子,以及镜像的圆环
固定一颗珠子可消去旋转 \((n-1)!\),再除以 2 可消去反射。

实例演算

当 \(n = 5\) 时:$$\frac{(5 - 1)!}{2} = \frac{4!}{2} = \frac{24}{2} = 12$$ 种不同的项链。当 \(n = 6\) 时:\(\frac{5!}{2} = \frac{120}{2} = 60\)。当 \(n = 4\) 时:\(\frac{3!}{2} = 3\)。

常见问题

它和圆排列有什么区别? 圆排列的公式是 \((n-1)!\),它把旋转视为相同,但把镜像视为不同。项链排列在此基础上再除以 2,因为它把翻转(镜像)也视为相同。

为什么 \(n = 2\) 时答案是 1? 只有两个物体时,只能形成一种环;无论旋转还是翻转,都只是把这两个位置互换而已,所以所有排法其实都是同一种。公式 \(\frac{(2-1)!}{2} = \frac{1}{2}\) 在这里不成立,因此需要做特殊处理。

这个公式是否假设所有物体都不相同? 是的。本计算器假定 \(n\) 个物体彼此各不相同。如果其中有些物体相同,排列数会更少,需要用另一套方法(伯恩赛德引理/波利亚计数定理)来求解。

最后更新: