针对连圈圈,教你一个万能的解法

应该很多人都看到过类似这样的图吧。

我个人对解题是抱有极大兴趣的人,但是

“智商高于130”???

但是像我这种智商拳打汤姆猫脚踢光头强的人,看来不上升到另外一个高度是不行了,需要让你们知道什么叫做“你在第五层,而我在大气层”。看问题一定要抓出本质。

这些一笔连上所有圈圈的题目,就是图论中的遍历问题,那么今天的主题来了:欧拉回路哈密顿通路

欧拉回路,也就是七桥问题:18世纪初普鲁士的哥尼斯堡,有一条河穿过,河上有两个小岛,有七座桥把两个岛与河岸联系起来(如图所示)。有个人提出一个问题:一个步行者怎样才能不重复、不遗漏地一次走完七座桥,最后回到出发点。后来大数学家欧拉把它转化成一个几何问题——一笔画问题。

图为“七桥问题”示意图

简化出的“一笔画问题”

在相当长的时间里,始终未能解决。利用普通数学知识,每座桥均走一次,那这七座桥所有的走法一共有5040种,而这么多情况,要一一试验,这将会是很大的工作量。不过现在借助计算机的强大算力,这不过是小菜一碟。

最终,欧拉证明了七桥问题是无解的。他的论点是这样的,除了起点以外,每一次当一个人由一座桥进入一块陆地(或点)时,他(或她)同时也由另一座桥离开此点。所以每行经一点时,计算两座桥(或线),从起点离开的线与最后回到始点的线亦计算两座桥,因此每一个陆地与其他陆地连接的桥数必为偶数。

题外话,建筑界存在大量“一笔画”的实际应用:

比如欢乐谷,它的每个游乐设施之间的桥梁、通道和出口都是经过严格设计的,目的就是为了让游客从入口进去之后不走重复的路游玩,并回到起点。包括博物馆、公园,甚至是宜家,这些场所的入口和通道也都是经过精心设计的。

哈密顿通路:哈密顿图(Hamiltonian graph,或Traceable graph)是一个无向图,由天文学家哈密顿提出,由指定的起点前往指定的终点,途中经过所有其他节点且只经过一次。在图论中是指含有哈密顿回路的图,闭合的哈密顿路径称作哈密顿回路(Hamiltonian cycle),含有图中所有顶点的路径称作哈密顿路径(Hamiltonian path)

哈密顿图的必要条件:若G=(V,E) 是一个哈密顿图,则对于V的每一个非空子集S,均有W(G-S) ≤|S|。其中|S|是S中的顶点数,W(G-S)表示图G擦去属于S中的顶点后,剩下子图的连通分支的个数。

哈密顿图的充分条件:设G=(V,E)是一个无向简单图,|V|=n. n≥3. 若对于任意的两个顶点u,v∊V,d(u)+d(v) ≥n,那么, G是哈密尔顿图。此条件由美国图论数学家奥勒在1960年给出。

假期正式结束了,有时间将用代码实现下此类算法。

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