卡特兰数

研究问题：研究一串n个矩形加全部括号的方案数

当n=1时，只有一种方式来加全部括号矩阵
当n>=2时，一个加全部括号的矩阵就是两个加全部括号的矩阵子方案数的乘积，而且这两个子方案的分裂可能发生在第k个和第k+1个矩阵之间，其中k=1,2..n-1
因此可得递归式：
h(n)= h(1)*h(n-1) + h(2)*h(n-2) + ... + h(n-1)h(1) (其中n>=2)

递归式：
h(n)=((4*n-2)/(n+1))*h(n-1);

该递推关系的解为：
h(n)=C(2n,n)/(n+1) (n=1,2,3,...)

这个数就是卡特兰数。

在网上找到的卡特兰的介绍：
　　Catalan，Eugene，Charles，卡特兰（1814～1894）比利时数学家，生于布鲁日（Brugge），早年在巴黎综合工科学校就读。1856年任列日（Liege）大学数学教授，并被选为比利时布鲁塞尔科学院院士。
　　卡特兰一生共发表200多种数学各领域的论著。在微分几何中，他证明了下述所谓的卡特兰定理：当一个直纹曲线是平面和一般的螺旋面时，他只能是实的极小曲面。他还和雅可比（Jacobi，C·G·J）同时解决了多重积分的变量替换问题，建立了有关的公式。
　　1842年，他提出了一种猜想：方程xz－yt＝1没有大于1的正整数解，除非平凡情形32－23＝1。这一问题至今尚未解决。
（mathoe注：即除了8、9这两个连续正整数都是正整数的方幂外，没有其他。1962年我国数学家柯召以极其精湛的方法证明了不存在三个连续正整数，它们都是正整数的方幂，以及方程x2－yn＝1，n＞1，xy≠0无正整数解。并且还证明了如果卡特兰猜想不成立，其最小的反例也得大于1016。）
　　此外，卡特兰还在函数论、伯努利数和其他领域也做出了一定的贡献。
卡特兰通过解决凸n边形的剖分得到了数列Cn。
h(n)=C(2n,n)/(n+1) (n=1,2,3,...)
凸n＋2边形用其n－1条对角线把此凸n＋2边形分割为互不重叠的三角形，这种分法的总数为Cn。

为纪念卡特兰，人们使用“卡特兰数”来命名这一数列。
据说有几十种看上去毫不相干的组合计数问题的最终表达式都是卡特兰数的形式。
卡特兰数在数学竞赛、信息学竞赛、组合数学、计算机编程等都会有其不同侧面的介绍。

前几个卡特兰数：规定C0＝1，而
C1＝1，C2＝2，C3＝5，C4＝14，C5＝42，
C6＝132，C7＝429，C8＝1430，C9＝4862，C10＝16796，
C11＝58786，C12＝208012，C13＝742900，C14＝2674440，C15＝9694845。
递推公式
h(n)=((4*n-2)/(n+1))*h(n-1);

卡特兰数的应用：

1.n个数入栈出栈的情况可能的数量
一个栈(无穷大)的进栈序列为1,2,3,..n,有多少个不同的出栈序列?
类似：有2n个人排成一行进入剧场。入场费5元。其中只有n个人有一张5元钞票，另外n人只有10元钞票，剧院无其它钞票，问有多少中方法使得只要有10元的人买票，售票处就有5元的钞票找零？(将持5元者到达视作将5元入栈，持10元者到达视作使栈中某5元出栈)

2.给顶节点组成二叉树的问题。
给定N个节点，能构成多少种不同的二叉树？

3.括号化问题
矩阵链乘： P=a1×a2×a3×……×an，依据乘法结合律，不改变其顺序，只用括号表示成对的乘积，试问有几种括号化的方案？

4.将多边行划分为三角形问题。
将一个凸多边形区域分成三角形区域的方法数?
类似：一位大城市的律师在她住所以北n个街区和以东n个街区处工作。每天她走2n个街区去上班。如果她
从不穿越（但可以碰到）从家到办公室的对角线，那么有多少条可能的道路？
类似：在圆上选择2n个点,将这些点成对连接起来使得所得到的n条线段不相交的方法数?

然后看到了下面几个题目，题目的出处让我整个凌乱了。。。。。

圆周上有标号为1，2，3，4，……，2n的共计2n个点，这2n个点配对可连成n条弦，且这些弦两两不相交的方式数为卡特兰数C_n。

2003年浙江省小学数学夏令营竞赛考了这个题：圆周上10个点可以连成既不相交，也没有公共端点的5条线段，不同的连法共有_____种。

答：方法的种数是卡特兰数C₅＝42，此题被收录进单墫主编的知识出版社出版的《华数奥赛强化训练》小学六年级册的“计数问题”专题。