重溫經典:12球問題(2)
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前文提到:解法已經有各路大神提供,我要討論的重點不是解法,而是如何想出解法,是解決問題的思考過程。
動態稱法分析過程
問題分析(問題重構):
對象:
球的屬性:
且有|Δ|<< W,即偏差微乎其微
天平的功能:
利用目標-手段分析:
初始狀態:
目標狀態:
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操作手段:
從初始狀態到目標狀態的轉移依據的是天平稱重,顯而易見有
推論1:利用天平稱重,可以獲得信息,消除不確定性。
那麼如何描述天平稱重,天平稱重可以獲得哪些信息?
天平稱重操作對象是12個球,無非是決定哪些球放在左邊,那些球放在右邊,哪些球不用。
比如:
每個球都可能是三種:左,右,不用(X);那天平稱重操作組合就太多了。
但是我們很容易發現,如果天平左右球數不等,那麼球數多的一邊肯定偏重。那麼這種稱重就毫無意義,得不到任何信息。那麼怎麼稱才有意義,那就是兩邊球數一樣多。
那麼一共有多少種:窮盡分類可以發現
左右各1球,2球,3球,4球,5球,6球。
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可以發現遍歷所有稱量情況,當兩邊各四球的時候,在最壞情況下,也可以排除16種可能。因此在最保守的情況下,效率是最高。
這就是為何我們首次要稱4球的原因!!!
第二次和第三次的分析就簡單了。
假設首次平衡,
那麼餘下的4球存在異常,問題就歸結為如何在4個球中找出那個異常。此時要注意,我們有另外8個標準球可以做輔助。
同樣,稱重操作要作用在這4個球上,有以下幾種可能:
於是就確定了第二次操作3個球,且為一邊2個,一邊1個,一個不用為最佳稱法,因為可以排除的可能性最多且使用輔助球數目最少。
第二次后,哪怕在最差情況下,只剩下三種可能性,是很容易設計出稱法的。請自行思考或參考各種搜索到的解法。
假設首次失衡,
需要考慮8個球共八種情況。其實假設為1-4可能重,5-8可能輕,可以很容易的轉化為4球找異常問題,比如把1和5,2和6,3和7,4和8配對即可。就可以參考首次平衡時的解法找出異常球了。
未完待續,下篇討論固定稱法的思考過程。