简介

排列组合是组合学最基本的概念。所谓排列，就是指从给定个数的元素中取出指定个数的元素进行排序。组合则是指从给定个数的元素中仅仅取出指定个数的元素，不考虑排序。

排列组合的中心问题是研究给定要求的排列和组合可能出现的情况总数。 排列组合与古典概率论关系密切。

P 的由来

所谓排列组合，排列在组合之前，咱们要聊的第一个概念是“排列”，排列的英文是 Permutation 或者 Arrangement，因此在数学符号中，用 P 或者 A 表示都可以，二者意思完全一样。

我们常见的 P 右边会跟两个数字（或字母），右下角的数字 n 表示总数，右上角的数字 m 表示抽出的个数。整个符号的意思是“从 n 个人中，有顺序地抽出 m 个人的抽法数”，可以读作“P n 抽 m”。那么，到底什么叫做有顺序的？我们来举个数字很小的例子：

比如：班里有三名同学，成绩前两名有几种可能性？

咱们可以用乘法原理：选第一名有 3 种可能性，选第二名有 2 中可能性，因为第一名那个人不可能同时又是第二名了，将这两步相乘起来。（如果你不太理解乘法原理，可以看看下图直观列举的表示。）

这个公式需要注意的是：虽然书上每次讲到这个公式时一般以阶乘（factorial）的形式给出，但实际计算中，往往不用阶乘。我的记法是：从大的数字开始往小乘，乘“小的数字那么多”个。

C 的由来

咱们聊的第二个概念是“组合”，它比排列更常用，组合的英文是 Combination，因此在数学符号中用 C 表示，美国和英国教材中，也常用“长括号”表示组合数。

我们常见的 C 右边会跟两个数字（或字母），右下角的数字 n 表示总数，右上角的数字 m 表示抽出的个数。整个符号的意思是“从 n 个人中，不计顺序地抽出 m 个人的抽法数”，可以读作“C n 抽 m”。那么，到底什么叫做不计顺序的？我们也来举个例子：

比如：班里有三名同学，选出两名代表参加年级会议有几种选法？

哈哈，这就可以用到之前排列数的结论了！就让刚才的第一名和第二名去参加会议。但是，对于参加会议来说，谁是第一谁是第二不重要呀！因此我把原图的红色和蓝色都涂成了黑色，以示无区别。（如下图）

至此，第二步中，第一种和第三种都是 A、B 的组合，完全一样，就会有一些算重的，至于有多少个算重，取决于抽出个数 m 的全排列种数，即 m 的阶乘。（如果你不太理解哪些算重了，可以仔细看看下图中箭头所指的对应关系）

于是，组合数公式就是在排列数公式上除以一个 m！。但实际计算中，往往不用阶乘。我的记法是：从大的数字开始往小乘，乘“小的数字那么多”个，再除以“小的数字开始往小乘，乘小的数字那么多个”。

组合数的公式直观解释

组合公式Ⅰ

这个公式课内和竞赛都会常常用到。我在刚学的时候把它联想成“做值日”问题，四个同学中，选三名同学做值日就相当于选一名同学放学直接回家。

比如，班里有 A、B、C、D 四个同学，每天要选出三个同学做值日，有几种选法？这个问题对于学过排列组合的同学自然非常简单了，就是 C 4 抽 3，但是，假如问一个没学过排列组合的人，他会怎么想呢？如果想 ABC，ACD……这种就会比较难想，不如去想它的反面：选Ａ、B、C 或 D 放学直接回家，总共就四种。这就能直观的理解这个公式了。

这个公式对于运算 C 10 抽 8 这样的组合数时非常有用，直接转化成 C 10 抽 2 来计算。