在3×3的钉板上,把一枚红图钉插在其中一个角落上,然后在除了对角之外的其余洞中,插上蓝图钉,如图所示。图钉可以向上、向下或横向移动到相邻的空位,但不能沿对角线方向移动,也不能跳过别的图钉。
请以最少的移动次数,使红图钉到达对角的位置。
当你认为已找到3×3钉板的最好解答后,请试着在4×4的钉板上,然后在5×5的钉板上解同样的问题。
这时你应该已考虑出一套基本策略,可以将红图钉移动到板上的任何位置。因此,可以试着用公式说明在n×n的钉板上,移动红图钉到对角所需最少次数N,以及n与N的关系。
解答与分析
在3×3的钉板上需走13步。
在4×4的钉板上需走21步。
在5×5的钉板上需走29步。
N=8n-11
这些数字和公式也许经多次的尝试后就可以得到,不过还是应作更深入的探讨。
先把3×3钉板上的各个位置从1到9编号,如图1。在红图钉移动之前,旁边必须要有空位。最简单的做法,就是移动最靠边的3枚图钉,使空位按照1→2→3→4的次序移动,这样位于9的红图钉就可以在第四次移动时到达4。现在红图钉可以用一种有系统的方式,按部就班地以向右、向上、再向右的路线移动,最后抵达对角;每一步都可以用3枚图钉的移动说明(图2)。
图3分别表示在3×3、4×4、5×5的钉板上,红图钉的移动路线,以及每一步所需要的移动次数。
因此在n×n的钉板上,总共所需的移动次数为:
N=(2n-2)+(2n-3)×3=8n-11
尝试在长方形的钉板上探讨类似问题。