在一次家庭聚会中,
聚会的人职业各不相同,
有教育家、数学家、厨师……
突然,
女主人说:现在需要做饼,
我有教程,原材料,
你们几个做一下吧……
教育家开始低头查看教程,
一字一句读得很认真,
厨师已经开始下手和面了……
只有数学家坐在那里纹丝不动,
女主人不高兴了,
对他说:我想你是不是在怀疑教程中的数据是否准确?
数学家摇摇头说:
不不不,
我觉得还是出去买吧……
河内塔河内塔
位于越南境内,
兴建于1812年的旗楼,
楼层总高度约为33.4米,
升上棋子后高度约为41米,
据说,(没有确切依据)
河内塔游戏的名称来源于此。
河内塔(汉诺塔)游戏
1883年,法国数学家卢卡斯
发明了河内塔游戏,
并且将这一游戏贩卖之后,
至今,
这款益智游戏仍然风靡全世界,
当然,
手机软件中也少补了它的身影.
游戏规则
这款游戏制作精美,玩法简单易上手。
游戏中,玩家的任务就是将左边的棋子,
按照原样放在右边的杆子上。
但有一个规则,就是大的棋子不能放在小的棋子上面。
通过移动,将所有的棋子全部移动到右边的杆子上面即可过关。
没有玩过的小伙伴赶紧来动动脑筋吧!
当然,
初始圆盘的个数是不固定的,
如果初始圆盘数目是n的话,
那么至少需要移动的步数为:
2^n-1.
关于这个游戏有个传说的,
据说印度教三个主神之一的
梵天所遗留下的印度塔,
不过是由64片黄金做成的圆盘所构成。
梵天的使徒以跟河内塔相同的规矩,
不停地移动这64块黄金圆盘,
一旦印度塔完成最后一个步骤后,
世界末日也就会随之降临。
假设梵天使徒移动黄金圆盘的速度是
每秒钟一片,
(手速够快了)
则需要的时间为:(2^64-1)秒,
即:18 446 744 073 709 551 615 秒.
换算成年是:大约 5 850 亿年,
比目前所知道的宇宙的年龄还要大很多倍!
三根柱的河内塔游戏步骤可以写成
简单算法。
这个益智游戏也经常是计算机程序
设计课堂上讲授递归算法的教材。
不过,
四根柱子或更多跟柱子的河内塔的
最佳算法至今仍旧是个未知的谜题。
或许,等着P=NP问题解决的那一天,
这个问题就可解了吧……
由于河内塔与其它数学领域有着密切关系,
比如格雷码或多维超立方体上
找出哈密顿路径之类的问题,
使得数学家们一直对这个课题孜孜不懈地研究……
哈密顿路径(回路)
天文学家哈密顿(William Rowan Hamilton) 提出,
在一个有多个城市的地图网络中,
寻找一条从给定的起点到给定的终点沿途
恰好经过所有其他城市一次的路径。
这个问题和著名的七桥问题的不同之处在于,
过桥只需要确定起点,而不用确定终点。
哈密顿问题寻找一条
从给定的起点到给定的终点
沿途恰好经过所有其他城市一次的路径。
生活中处处都存在着最优解,
修建一座桥梁、一段高速公路、一条隧道……
甚至一个水厂、工厂的选址也要达到最优……
当然,
外卖员接单后的行驶路线也涉及到最优解!
没错,是理论上的!
回到题目的问题:
如果让数学家去送外卖结果会怎么样?
那么他一定会先设计出
皮亚诺曲线
再出发!
1890年,
意大利数学家皮亚诺
向世人展示了空间填满曲线的第一例.
三维空间的希尔伯特立方体是二维空间
皮亚诺曲线的延伸形式
图中这个10.2厘米大小、青铜色的
不锈钢造型由加州大学柏克莱分校瑟坤设计
英国科学作家达林认为这个发现相当于
“对数学传统结构的大地震”,
俄罗斯数学家魏能金表示:
当讨论这些曲线时,
所有既成事实都崩溃了,
一些基本概念变得毫无意义……
皮亚诺曲线可以解释为:
空间填充曲线.
往往是利用迭代方法创造曲折盘绕的线条,
并在最终完全覆盖曲线所处空间。
皮亚诺曲线是一个连续的曲线,
但它和科赫雪花、维尔特拉斯函数等
具有相同的特性——
曲线上任一点都找不到单一的切线。
皮亚诺曲线由许多非常实际的应用方式
如何挑选一条最具效率的旅程拜访数个不同的城镇;
如何设计为数个固定送餐地点最佳的路径系统;
向各个医院输送血浆的最佳物流路径;
……
目前,有科学家提出
利用空间填充曲线的想法,
开发武器定位系统,
只要能在地球轨道上摆上一台计算机,
就能以很高的效率指挥这套系统……
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