格雷碼與九連環(2)
來源:奧數網 2016-07-18 14:16:14

我們發現,右邊一列數恰好是十進制數0到21的二進制數的格雷碼!這當然需要21步。如果把5位二進制數依次寫完,就是
10111-11101-22-10110
00111-11100-23-10111
00101-10100-24-11000
10101-10101-25-11001
11101-10111-26-11010
01101-10110-27-11011
01001-10010-28-11100
11001-10011-29-11101
10001-10001-30-11110
00001-10000-31-11111
這說明,對于只有5個環的五連環,從初始到狀態11111用的不是并不是最多,到狀態00001才是最多,用31步。類似,對于九連環,從初始到狀態111111111用的不是并不是最多,到狀態000000001才是最多,用511步。由于格雷碼111111111表示二進制數101010101,表示十進制數341,故從初始狀態到9個環全部上去用341步。這就是九連環中蘊涵的數學內涵。
注由二進制數轉換為格雷碼:從右到左檢查,如果某一數字左邊是0,該數字不變;如果是1,該數字改變(0變為1,1變為0)。例,二進制數11011的格雷碼是10110.
由格雷碼表示變為二進制數:從右到左檢查,如果某一數字的左邊數字和是偶數,該數字不變;如果是奇數,該數字改變。
例格雷碼11011表示為二進制數是10010.
以上可以用口訣幫助記憶:2G一改零不改,G2奇變偶不變。
例設九連環的初始狀態是110100110,要求終止狀態是001001111,簡單解法與完整解法各需要多少步?過程如何?
解初始狀態110100110,格雷碼是011001011,轉換為二進制數是010001101,相應十進制數是141.終止狀態是001001111,格雷碼是111100100,轉換為二進制數是101000111,相應十進制數是327.二者差326-141=186,完整解法需要186步。
簡單解法步數,我們由141,327分別求相應的簡單步數,
對于N=141,得到N0=103;對于N=327,N0=242.二者差139,故簡單步數139.這個結果很容易在下一頁九連環電腦游戲上驗證。
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