В чём идея?
Рассмотрим последовательность неотрицательных целых чисел. Если мы повторно используем значение, которое уже встречалось, допустимый диапазон будущих значений расширяется. Правило помнит именно повторения, а не только текущий максимум.
Сначала это выглядит как самостоятельное локальное правило. Но если посчитать возможные следующие шаги, старые и новые значения разделяются ровно так же, как допустимые позиции вставки в стандартном generating tree для simsun permutations.
Повтор
Выбираем значение, которое уже встречалось.
Рост
Каждый повтор увеличивает будущую допустимую границу.
То же дерево
Числа старых и новых продолжений точно совпадают с числами simsun-вставок.
Почему это интересно?
Этот класс не вводится просто ради ещё одной вариации последовательностей. У его механизма роста есть точный структурный аналог в классическом классе перестановок. Поэтому возникает прямая рекурсивная биекция, а не только совпадение чисел объектов.
Анализ паттернов показывает и границы этой близости. Для одних запретов появляются простые формулы, для других — алгебраические производящие функции, факториальные нижние оценки или системы состояний. Модель достаточно близка к inversion sequences и level sequences для содержательного сравнения, но ведёт себя по-другому там, где это действительно важно.
Основные результаты
Прямая биекция с simsun
Рекурсивная биекция переводит reuse-growth sequences в simsun permutations: число спусков отслеживает число различных значений, а число подъёмов — число повторов.
Вторая биекция и числа Эйлера
Есть также рекурсивная биекция с 000-avoiding inversion sequences. В частности, |Uₙ| = Eₙ₊₁, где E_j — Euler zigzag numbers.
Все 13 packed-паттернов длины 3
В работе дан структурный разбор всех packed patterns длины 3; для шести классов с одним запрещённым паттерном получены замкнутые перечисления.
Класс 102
Обычная производящая функция алгебраична. Тот же класс совпадает с 102-avoiding level sequences, так что результат одновременно перечисляет и их.
За пределами экспоненциального роста
Для 010, 100, 101 и 110 доказаны факториальные нижние оценки, поэтому эти классы superexponential. Для пары {201,210} трёхпараметрическое состояние даёт явную алгебраическую производящую функцию и асимптотику; Wilf-эквивалентности inversion sequences 101~110 и 201~210 здесь нарушаются.
Для специалистов
Abstract статьи
We introduce reuse-growth sequences, a class of statistic-controlled restricted-growth words in which the admissible range increases whenever a previously seen value is reused. The class is singled out by a simple insertion property. If a prefix has length m and contains d distinct values, then it has exactly d extensions by old values and m + 2 − 2d extensions by new values. These are precisely the two insertion counts in the standard generating tree for simsun permutations. Matching the two types of extensions gives a direct recursive bijection between reuse-growth sequences and simsun permutations, with des = d − 1, asc = rep. A second recursive bijection maps reuse-growth sequences to 000-avoiding inversion sequences. Consequently, |Uₙ| = Eₙ₊₁, with the bijections providing statistic refinements rather than only an equinumeracy. We then develop the length-three pattern-avoidance theory of the class. All thirteen packed patterns are treated structurally. Six single-pattern classes have closed enumerations. For 102, the ordinary generating function satisfies A = 1 + x(1 − x)A² + x²(1 − x)A³, from which we obtain a coefficient formula and square-root asymptotics. Moreover, U_n(102) coincides with the corresponding class of level sequences, so this result also enumerates 102-avoiding level sequences. Four further single-pattern classes admit exact succession rules and are superexponential, while 120, 201, and 210 require ordered used/unused states. For the pair {201, 210}, these states reduce to three parameters, leading to an explicit algebraic generating function and asymptotics. The resulting avoidance theory differs substantially from that of inversion sequences; in particular, the inversion-sequence Wilf equivalences 101 ~ 110 and 201 ~ 210 do not persist for reuse-growth sequences.
Ключевые формулы
w₁ = 0, wᵢ ≤ 1 + rep(w₁…wᵢ₋₁)|Uₙ| = Eₙ₊₁A₁₀₂ = 1 + x(1−x)A₁₀₂² + x²(1−x)A₁₀₂³Цитирование / BibTeX
@misc{kleiner2026reusegrowth,
author = {Igor Kleiner},
title = {Reuse-Growth Sequences: Insertion Bijections and Pattern Avoidance},
year = {2026},
month = sep,
note = {Preprint},
doi = {10.5281/zenodo.22915110},
url = {https://doi.org/10.5281/zenodo.22915110}
}Ссылки
PDF на сайте — эта версия препринта. DOI ведёт на каноническую запись Zenodo.