数学吧 关注:893,982贴子:8,766,786
  • 15回复贴,共1

【讨论】有关“省刻度的刻度尺”问题

只看楼主收藏回复

杜德尼(Henry Ernest Dudeney, 1857-1930):一根长13cm的尺子,只须刻上四个刻度1、4、5、11cm,便可度量1~13cm之间任何整数厘米长度的物品。对于22cm长的尺子,只须刻上六个刻度1、2、3、8、13、18cm,或在1、4、5、12、14、20cm,便可度量l一22cm之间任何整数厘米长的物品。
勒·莫·拉帕沃克:对于40cm长的尺子,给出九个刻度的方案,即1、2、3、4、10、17、24、29、35cm处。
关于这个,可以总结为两个问题:
①给定正整数n,求最小的正整数k及对应的k个整数a_1、a_2…a_k,使得{0,a_1,a_2,…,a_k,n}这(k+2)个整数的两两之差包含了1到n的所有正整数(最少刻度)
②给定正整数k,求最大的正整数n及对应的k个整数a_1、a_2…a_k,使得{0,a_1,a_2,…,a_k,n}这(k+2)个整数的两两之差包含了1到n的所有正整数(最大度量)
2楼放上我的思路和结果。


IP属地:上海1楼2015-01-31 14:17回复
    我一开始是用计算机算出前几个来,采用枚举法(复杂度O(2^n)级)结果如下(左侧为尺子长度n,右边是刻度所在位置),

    其中有关于枚举的剪枝:
    ①k个刻度,加上两端的0和n,共有(k+2)个刻度,有(k+2)(k+1)/2个差(还可能重复),因此对于长为n的尺子,为了量出1~n的整数长,应该有(k+2)(k+1)/2>=n,即k>=(Sqrt[8n+1]-3)/2
    ②设计一种简单粗暴的刻度,对于n为偶数,作1、3、5…n-1共n/2个刻度;对于n为奇数,作1、3、5…n-2共(n-1)/2个刻度。这样一定能量出来,因此k<=n/2
    做出图如下,其中横坐标是尺子长度n,纵坐标是能够完成目标的最少刻度数,散点是准确设计的结果,曲线是估计①②的图线。

    猜想:k上界可以改进到(n+2)/3甚至(Sqrt[8n+1]+1)/2,若后者成立,则算法复杂度可以优化到多项式量级

    请问关于这个问题,众大神是否有比较好的分析方法,或者刻度尺本身的设计方法?


    IP属地:上海2楼2015-01-31 14:19
    收起回复
      http://oeis.org/A103298 http://oeis.org/A004137 搜了一下


      来自Android客户端3楼2015-02-01 00:06
      收起回复
        。。


        来自Android客户端4楼2015-02-01 00:09
        回复
          了解一下。


          来自iPhone客户端5楼2015-02-01 00:11
          回复
            通过缩小穷举范围来减少运算复杂度,但是这样本质上也没有改善算法呢


            IP属地:广东6楼2015-02-01 00:41
            收起回复
              http://tieba.baidu.com/p/1631504129 LZ看看这个


              IP属地:广东7楼2015-02-01 00:52
              收起回复


                IP属地:广东来自手机贴吧8楼2015-02-01 12:54
                收起回复