经典的穿越沙漠题本来是这样的:假设有N桶油(比如说5桶),一辆车。一桶油可以让车开一个单位的距离,车的油箱恰好和一个油桶一样大。途中任何地方都可以储存任意数量的油。这辆车能穿越多宽的沙漠?
这个问题不难,但不太实际:没有容器,油怎么能放在沙漠里?我们把题改得实际一点(但是难了很多):
假设有2N桶油(算10桶吧),一辆车。一桶油可以让车开1/2个单位的距离,车的油箱恰好和一个油桶一样大,而且车上还可以装一个桶。如果车上有油桶,油桶和里面的油可以储存在途中任何地方。这辆车能穿越多宽的沙漠?
解答:
两题的解法都是找出一系列存油点S1,…,Sn,彼此距离为D1,…,D(n-1),再设S1到终点距离为D0,Sn到起点距离为Dn,每个往返都从起点出发,到比上次更远的存油点,然后返回,最后一次一直开到终点。总距离为D0+D1+…+Dn,总用油量为D0+3D1+5D2+…+(2n+1)Dn。
对经典问题,容易看出Di=1/(2i+1),在每个Si处存油(2i-1)/(2i+1),以后再路过时加油1/(2i+1),5桶油能开1+1/3+1/5+1/7+1/9 = 563/315 = 1.7873单位。
对改过的题就没有很好的公式了。从后面倒推可得D0=1,D1=1/3,D2=1/6,D3=2/15,D4=1/10,D5=8/105,…。10小桶油(能开5个单位距离)起点应该在离S5点1/33处,总距离为1+1/3+1/6+2/15+1/10+1/33 = 291/165 = 1.7636单位。具体方法:第一次到S5,存油18/33桶,以后每次路过取油2/33桶,9次取光。第二次到S4,存油1桶。第三次到S3,存油1桶,路过S4时不取油,以后再路过S4时,每次取油1/5桶,5次取光。第四次到S2,存油1桶,去时路过S3不取油,回来时取油1/5桶,以后再路过S3时,每次取油4/15桶,3次取光。第五次到S1,存油2/3桶。来回路过S2都取油1/3桶。最后一次到各存油点都加满油,开到终点。
这些距离的算法比较繁琐。以D5为例,设D5为x,S6为起点。第一次开到S5,存油1桶。第二次开到S4,存油1桶。这次不用S5的油。第三次开到S3,存油一桶。这次来回要在S5 加4(x+1/10+2/15) -1桶油,以后再路过S5时,每次加2x桶油,共5次,即10x + 4(x+1/10+2/15) -1 = 1,解得 x = 8/105。
一般来说,油比较多的时候,前几个存油点离起点的距离小于1/4,算距离的时候先估计到哪一点距离超过1/4,然后用这一点的条件列方程。
最近为了准备考试,太忙了,留着下次研究 |
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