在电影《巴顿将军》中,将军看到他的两列坦克交叉行驶并陷入堵塞。在沮丧中,巴顿离开了他的吉普车,开始指挥交通。几分钟后,奥马尔·布拉德利将他叫回,去处理更重要的职责。布拉德利嘲讽地称赞巴顿作为交通警察的技能。
但事实是,他是一个糟糕的交通警察。当你不受道路限制时,有更有效的方法让两列队伍互相交叉。
让我们先让问题变得更难一点。假设有四列车辆,每列颜色都不同。如图 1 所示,这些列即将在一个十字路口相遇。
每列车辆都想从矩形区域的对边驶出。因此,绿色车辆想从顶部驶出,橙色车辆想从左侧驶出,依此类推。这样做时,车辆可以并排行驶,而不是单列行驶。
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因为我们通过允许四列车辆使问题变得更难,所以我们将简化移动规则。 想象一下有一个网格。 每辆车都在一个网格单元位置。 在一列中,相邻的车辆位于相邻的单元格中。 车辆可以在一分钟内移动到其垂直或水平相邻的单元格。 如果两辆车最终进入同一个单元格,它们就会相撞。 您需要避免碰撞。
如图 1 所示,这四列车辆正在汇聚到中心的单个正方形上,因此如果它们同时向中心前进,就会发生碰撞。
问题是如何安排移动,以便所有车辆在尽可能短的时间内穿过其目标侧。 具体来说,假设每种颜色有六辆车,网格尺寸为 13x13。
热身题: 考虑一种情况,其中每列由一辆车组成,如图 2 所示
同样,每辆车都想从对边驶出。 因此,B 想要穿过底边;R 想要穿过右边,依此类推。 我们如何安排才能让所有车辆在四分钟内穿过其目标边?
热身题答案
所有路线都在图 3 中显示
所有车辆都在四分钟后驶出其对边。 很容易看出没有碰撞。
问题: 1. 假设您必须保持车队的顺序,并且它们都必须通过中心。 这需要多长时间?
2. 现在尝试为图 1 中每列六辆车、13x13 网格的问题找到一个 14 分钟的解决方案。
3. 您能证明没有更快的解决方案吗?
4. 假设有八辆车——您可以选择哪些车——可以在旅程的第八分钟以正常速度的两倍(即一分钟两个单元格)行驶。 那么您如何才能在仅十三分钟内解决图 1 中每列六辆车、13x13 网格的问题?
这是一个开放性问题:如果只有四辆车可以在第八分钟加速,您能实现 13 分钟的解决方案吗? 请记住,不允许碰撞。