古典智力游戏背后的数学

时间:2022-03-20 10:13:11 来源:网友投稿

说明至少有近两千年的历史。红楼梦里林妹妹也玩得不亦乐乎。

九连环的每个环互相制约,只有第一环能够自由上下。要想下/上第n个环,就必须满足两个条件(第一个环除外)。1.第n-1个环在架上;2.第n-1个环前面的环全部不在架上。玩九连环就是要努力满足上面的两个条件。先以第9环为目标,先拆下它,简化为拆一个8连环。接着再也第8环为目标,拆下它,简化为拆一个7连环。以此类推,直至全部拆解。解下九连环本质上要从后面的环开始下,而先下前面的环,是为了下后面的环,前面的环还要装上,不算是真正地取下来。

你是不是有一种感觉:九连环跟递归一定有联系。你看,递归的基本思想是把一个大的问题分解为一个规模较小的问题,从这些较小问题的解,构造出大问题的解,而这些规模较小的问题,用同样的方法分解成更小的问题,从更小问题的解,构造出较小的问题,一层层下去,一般最后总是可以分解到可以直接求解的小问题。和九连环的规律一模一样嘛。

解开九连环至少需要341步,按每步耗时1~2秒计算,需要5到10分钟。如果是八连环,需要170步,三四分钟可以解开;十连环的话,需要682步,20到40分钟才能解开。而对一个三十三连环,每秒钟一步,也要180多年才能解完喽。

华容道——组合数学

三国里华容道的故事家喻户晓,华容道游戏即取材于此。属于滑块类游戏,就是在一定范围内,按照一定条件移动一些称作“块”的东西,最后满足一定的要求。滑块类游戏究其起源,最早的可以说是中国古代的“重排九宫”。那应该是产生于出现河图洛书的时代,有数千年历史。1865年,西方出现“重排十五”游戏,风行一时。20世纪初,法国出现红鬃烈马游戏,传到中国,本土化成为华容道游戏。

“华容道”有几十种布阵方法,如“横刀立马”、“近在咫尺”、“过五关”、“水泄不通”、“小燕出巢”等等玩法。棋盘上仅有两个小方格空着,玩法就是通过这两个空格移动棋子,用最少的步数把曹操移出华容道。华容道的魅力在于,要预先想出好几步才能走出手下这一步。这个玩具引起过许多人的兴趣,大家都力图把移动的步数减到最少。

1964年《科学美国人》杂志上公布了一位美国人的新解法,81步,而这只是破解了华容道最常见的阵法“横刀立马”。不知道用数学上的排列组合法是否可以计算出一个最终的统计,不过就算是有,恐怕也不能让大家都信任。也许,这就是华容道被称为“智力游戏界的三个不可思议”之一的原因了。

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