尼日利亚数学奥林匹克砖块摆放问题的解法验证
尼日利亚数学奥林匹克砖块摆放问题的解法验证
嘿,咱们来好好捋一捋这个问题,先确认你的思路到底对不对~
首先先把问题的核心规则明确下来,避免理解偏差:
- 砖块在同一垂直平面内摆放,每块新砖只能放在刚摆好的那块砖的相邻位置(左右共享一条边),或者正上方(上下共享一条边)
- 初始层从左到右开始摆,所有砖块不能悬空(上层砖块的正下方必须有已摆好的砖块支撑)
- 我们要找n=6时所有不同的摆放结构数量
接下来分析你的思路:你把这个问题等价于整数n的分拆数,认为每个分拆按降序排列后对应一种摆放结构——这个想法完全正确!
为什么这么说?因为每个合法的摆放结构,从下到上数每层的砖块数量,必然是一个非递增的整数序列(也就是n的一个分拆):
- 底层是最先开始摆的,长度肯定最长(初始层从左到右延伸,后续在底层加砖只能往右,不会出现上层比底层长的情况)
- 上层的砖块必须有下层支撑,所以每层的砖块数不可能超过下一层(否则会出现悬空的砖,违反规则)
反过来,每个n的分拆(非递增序列),都能对应一种合法的摆放结构:比如分拆3+2+1,我们可以先摆底层3块,接着在第2块上方摆第二层的第1块,再往右摆第二层的第2块(正下方是底层第3块,有支撑),最后在第二层第1块的正上方摆第三层的那块,完全符合所有规则。
你之所以会怀疑自己的思路,可能是觉得奥赛题应该有“简洁的封闭公式”,但整数分拆数确实没有简单的通用封闭公式,不过对于小n(比如n=6),我们可以直接枚举所有分拆:
n=6的所有整数分拆(按降序排列):
- 6
- 5+1
- 4+2
- 4+1+1
- 3+3
- 3+2+1
- 3+1+1+1
- 2+2+2
- 2+2+1+1
- 2+1+1+1+1
- 1+1+1+1+1+1
一共11种,这就是n=6时的所有合法摆放结构数量。
补充一句:如果题目中的“ways”指的是不同的摆放顺序(而非最终结构),那数量就不是分拆数了,但从问题描述里的“All cases with 6 blocks”来看,显然是指不同的最终形状,所以你的思路完全没问题。
备注:内容来源于stack exchange,提问作者Aadi
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