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凉宫春日问题:以所有可能的顺序看完凉宫春日初版14话动画则最少要看几话?

2021-06-10 15:39 作者:浦东新区  | 我要投稿

https://mzh.moegirl.org.cn/zh/%E5%87%89%E5%AE%AB%E6%98%A5%E6%97%A5%E9%97%AE%E9%A2%98中给出了这个问题的一些介绍,实质上是要找一段数字串,使1到n的所有排列都能在这个数字串中找到(必须是数字串中连续的n个数组成的排列),并称这组数字串为n(个元素)的超排列,并得出超排列的中数字个数的最小值。虽然这个问题直今仍无答案,但

一种递推构造方法

先把(n-1)的超排列按照出现顺序依次列出所有1到(n-1)的排列(拆),并分别复制一份排列,再在两个相同的排列间插入n最后连接起来,并去掉重叠部分(一开始怎么拆现在就怎么拼)。

此时n的超排列比n-1的超排列多了几个数呢?

稍微想一下就行。

………

……


公布答案:n!

这个过程相当于原本拆开产生的数又在拼接时去除,数的个数不变。而在两者之间,复制出了(n-1)!个1到(n-1)的排列,每个排列有(n-1)个数此外还有添加的(n-1)个数字n,所以多出数字的总个数就是:(n-1)%C3%97(n-1)!%2B(n-1)!%3Dn!

容易看出n=1时最短(数字个数最少)超排列长度(数字个数)是1。根据我在研二时研究出的递归法易得,n的这种超排列长度为%5Csum_%7Bi%3D1%7D%5Eni!%20

(还有一种构造这种超排列的方法就是,先列出一种排列,再把它的前m个数字先倒序再排在后面,出现一个新的排列,其中m要尽量小,一直排下去,直到所有排列都出现为止,这种构造法在m=1,2时和之后证明最短超排列长度下限的2-环是一样的)

根据上面的链接,得知最短超排列长度存在上限和下限,上限是

n!%20%2B%20(n-1)!%20%2B%20(n-2)!%20%2B%20(n-3)!%2Bn%20-%203%20(n%E2%89%A57)

下面是上限超排列的构造方法,JavaScript代码如下

http://www.gregegan.net/SCIENCE/Superpermutations/SuperPermutations.c

最短超排列长度下限:

n!%20%2B%20(n-1)!%20%2B%20(n-2)!%20%2B%20n%20-%203%20%20(n%E2%89%A52)

它们的证明过程都在最上面的链接的网页的链接中。

它们是如何被证出的?

下限
上限(看不清)

让二年级的我来解释一下上面的过程。

首先要知道超排列中的一些术语:

1-边把某个排列的第一个数Ctrl+C&Ctrl+V到最后面。

这就是1-边

2-边:把某个排列的前二个数Ctrl+C&交换位置(倒序)&Ctrl+V到最后面。

这就是2-边

1-环:对于n的超排列的某个排列,连续作(n-1)次1-边,这n个排列是1到n的一个环排列。

这就是1-环


2-环对于n的超排列的某个排列,连续作(n-2)(以上)次1-环和2-边。

这就是2-环

最短超排列长度下限论文中的2-环(四个蓝色排列可作为起点)

从一个排列开始,在最后一个数的后面加各种各样的“边”(不一定是1-边或2-边),每次加“边”后,最后n(n的超排列)个数是一个新的排列,在中间没有排列(如果有就把“边”拆分)。我们要找到总长度最短的“边”,对应的就是最短超排列。

好,我们的准备工作已经全部完成了,接下来证明。。。

就是下限减去n
(定义它为p)可能经过旧的排列
(定义后者为c)可能经过旧的1-环

(定义它为v)可能经过旧的2-环
把2-环用长度为3个及以上的“边”连接,这种超排列长度的下限和真正的下限是一样的。(这是一种简单的解释)
上述问题转化为这个
从最简单的情况开始看
扩充一下定义
修改一下命题
引出新的排列所需“边”的长度
第一种情况(π_m,π_m+1在同一个1-环中)
第二种情况
这意味着π_m完成了它所在的1-环,所以我们以前没有完成过π_m。因为完成了它的1-环,我们必须已经经过了σ(如图),否则(c不变)我们将从π_m通过一个1-边得到σ。然而,我们没有从π_m经过σ,因为我们以前没有经过π_m,因此我们必须采取长度为2以上的“边”访问σ。这意味着我们已经进入了由σ开始的2-环。最后,由排列π开始的2-环形式(从蓝色排列开始会的到排列组成相同的2-环)得出σ和π_m+1生成相同的2-环。因此,经过π_m+1不会将我们带到新的2-环,因此v的值不会增加。已经证明,当通过2-边时,c或v中最多有一个可以增加,在这种情况下,命题成立。
第三种情况(比前两种情况难多了呦~~~)
In next episode…
好想妳
再来我们家住一晚吧( ¨̮ )


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