骑士之旅

历史深度: 马的旅行是一个数学序列,在这个序列中,马会准确地访问棋盘上的每一个方格一次。它既是一个战略挑战,也是娱乐数学中的一个经典问题。.

 

起源:

这个问题远非现代发现。已知最早的解法可追溯到 9 世纪,由来自巴格达的阿尔-阿德里(Al-Adli)和阿斯-苏利(As-Suli)等大师提供。此外,在 9 世纪的印度文学中,克什米尔诗人鲁德拉塔(Rudrata)在他的作品《卡维兰卡拉》(Kavyalankara)中展示了这种数学美学,他创作了一首按照骑士出游顺序排列的诗。.

 

西方文学

13 世纪,卡斯蒂利亚国王阿方索十世在其著名的《游戏书》(Libro de los Juegos)中介绍了基于骑士动作的复杂演习。然而,这个问题的现代数学基础是 1759 年由莱昂哈德-欧拉(Leonhard Euler)奠定的,他的分析现已被公认为图论的基石之一。.

 

特点

封闭式(重入式)参观: 如果骑士在距离起始方格正好一步的方格上走完,允许它立即重新开始巡游。.

 

开放参观:

如果骑士走过每一个方格,但在一个方格上结束,无法在一步内到达起点。.

8 皇后问题:Dijkstra 和结构化编程的诞生

这个问题由马克斯-贝泽尔(Max Bezzel)于 1848 年提出,并引起了卡尔-弗里德里希-高斯(Carl Friedrich Gauss)等天才的关注,在 20 世纪 70 年代被现代计算机科学之父埃德斯格-W-迪克斯特拉(Edsger W. Dijkstra)转化为 “编程宣言”。.

Dijkstra 和 DFS 之间的联系

在他的开创性著作, 结构化程序设计笔记 (1972 年),Dijkstra 利用 “8 皇后问题”(8 Queens Problem)展示了如何通过他称之为 "逐步完善 "的过程来系统地构建算法。”

  • 深度优先搜索和回溯Dijkstra 将在一行中放置一个皇后,然后下降到下一步(深度优先搜索 - DFS),并在遇到死胡同时返回上一步尝试不同的可能性(回溯)的方法定义为最纯粹的结构化程序设计实例。.

回溯的力量

迪克斯特拉认为,这种方法是将 “试错 ”过程改进为无懈可击的逻辑顺序的第一个重要里程碑,而这一逻辑顺序可以由一个共同的 "试错 "过程来完成。

小麦和棋盘问题:指数增长

传说与起源

据说,国际象棋的发明者西萨-本-达希尔向印度国王展示国际象棋时,国王问他想要什么奖赏。西萨提出了一个看似微不足道的要求:“我想要一粒麦子,作为棋盘上第一个方格的奖励,第二个方格两粒,第三个方格四粒,以后每个方格的奖励都是前一个方格的两倍”。国王起初认为这只是 “一小撮小麦”,并没有考虑这个要求;但当开始计算时,他发现无论是国库还是全世界的小麦储备都不足以满足这个要求。.

历史记录:伊本-哈利坎(1256 年)

1256 年,著名传记作家和历史学家伊本-哈里坎(Ibn Khallikan)首次用文字记录了这个著名的故事。Ibn Khallikan 将这一事件写入他的作品中,不仅将其作为一个故事,还将其作为数学如何推动想象力发展的证据。.

数学现实

对棋盘上 64 个方格提出的这一要求是几何级数(指数增长)的最纯粹的例子。每个方格上的金额是用公式计算的 2n-1 . .小麦总量的计算公式如下:

 

S =


63

i=0

2i = 264 - 1

计算得出的庞大数字是

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

为什么它如此重要?

  • 增长规模: 这个数字大约相当于目前世界小麦年总产量的 2,000 倍。. 

战略课程: 这个问题是一个古老的智慧教训,它告诉领导者和战略家,微小的变化(“加倍”)如何随着时间的推移转化为不可控制的力量。.