Rüütli ringreis

Ajalooline sügavus: Rüütli ringkäik on matemaatiline jada, mille puhul ratsu külastab iga ruutu malelaual täpselt üks kord. See on nii strateegiline väljakutse kui ka klassikaline probleem harrastusmatemaatikas.

 

Päritolu:

See probleem ei ole kaugeltki kaasaegne avastus. Varaseimad teadaolevad lahendused pärinevad 9. sajandist, mille esitasid sellised Bagdadi meistrid nagu Al-Adli ja As-Suli. Lisaks sellele demonstreeris 9. sajandi India kirjanduses Kashmiri luuletaja Rudrata seda matemaatilist esteetikat oma teoses Kavyalankara, kus ta koostas luuletuse, mis järgib rüütli teekonna järjestust.

 

Lääne kirjandus:

13. sajandil kirjeldas Kastiilia kuningas Alfonso X oma kuulsas Libro de los Juegos'is (Mängude raamat) rüütli liikumisel põhinevaid keerulisi manöövreid. Probleemi kaasaegse matemaatilise aluse pani aga 1759. aastal Leonhard Euler, kelle analüüs on tänapäeval tunnustatud kui üks graafikuteooria nurgakive.

 

Omadused:

Suletud (uuesti sisenev) ringkäik: Kui rüütel lõpetab ruudul, mis on täpselt ühe rüütli sammu kaugusel algusruutudest, lubatakse tal kohe alustada ringkäiku uuesti.

 

Avatud ringreis:

Kui rüütel külastab iga ruutu, kuid jõuab ruudule, kust ta ei saa ühe käiguga alguspunkti jõuda.

8 kuninganna probleem: Dijkstra ja struktureeritud programmeerimise sündi

Max Bezzeli poolt 1848. aastal püstitatud ja selliste geeniuste nagu Carl Friedrich Gauss tähelepanu äratanud probleem muudeti 1970. aastatel “programmeerimismanifestiks” kaasaegse arvutiteaduse ühe isa Edsger W. Dijkstra poolt.

Dijkstra ja DFS vaheline seos

Tema põhjapanevas teoses, Märkused struktureeritud programmeerimise kohta (1972) kasutas Dijkstra 8 kuninganna probleemi, et näidata, kuidas algoritmi saab süstemaatiliselt konstrueerida protsessi abil, mida ta nimetas “järkjärguliseks täiustamiseks”.”

  • DFS ja tagasiside: Dijkstra määratles meetodi, mille puhul pannakse järjekorras kuninganna ja laskutakse järgmisele (Depth-First Search - DFS) ning pöördutakse tagasi eelmisele sammule, et proovida ummikseisu sattumisel teist võimalust (Backtracking), kui see on kõige puhtam näide struktureeritud programmeerimisest.

Tagasipöördumise jõud:

Dijkstra sõnul kujutab see lähenemisviis endast esimest olulist verstaposti “katse-ja-eksituse” protsessi täiustamisel veatuks loogiliseks jadaks, mida co

Nisu ja malelaua probleem: eksponentsiaalne kasv

Legend ja päritolu:

Loo kohaselt, kui malendi leiutaja Sissa bin Dahir esitles mängu India kuningale, küsis kuningas temalt, millist tasu ta soovib. Sissa esitas pealtnäha tagasihoidliku palve: “Ma tahan ühe nisutera malelaua esimese ruudu eest, kaks teise eest, neli kolmanda eest ja iga järgneva ruudu eest kaks korda rohkem kui eelmise eest.” Kuningas lükkas selle palve esialgu tagasi, arvates, et tegemist on lihtsalt “peotäie nisu”; kui aga hakati arvutama, selgus, et ei riigikassast ega kogu maailma nisuvarudest ei piisa selle nõudmise täitmiseks.

Ajalooline rekord: Ibn Khallikan (1256)

Esimese teadaoleva kirjaliku teate sellest kuulsast loost pani kirja 1256. aastal tuntud biograaf ja ajaloolane Ibn Khallikan. Ibn Khallikan ei lisanud seda sündmust oma teosesse mitte üksnes kui lugu, vaid kui tõestust sellest, kuidas matemaatika tõstab kujutlusvõime piire.

Matemaatiline reaalsus:

See 64 ruudu kohta esitatud taotlus on geomeetrilise progressiooni (eksponentsiaalne kasv) kõige puhtam näide. Summa igas ruudus arvutatakse valemiga 2n-1 . Nisu üldkoguse leidmise võrrand on järgmine:

 

S =


63

i=0

2i = 264 - 1

Selle arvutuse tulemusel saadav massiline arv on:

18,446,744,073,709,551,615

Miks on see nii oluline?

  • Kasvu ulatus: See arv on võrdne umbes 2000-kordse maailma praeguse aastase nisutoodangu kogutoodanguga. 

Strateegiline õppetund: See probleem on iidne tarkuse õppetund, mis õpetab juhtidele ja strateegidele, kuidas väikesed muutused (“kahekordistumine”) võivad aja jooksul muutuda kontrollimatuteks jõududeks.