Текст книги "Программирование игр и головоломок"

Автор книги: Жак Арсак

сообщить о нарушении

Текущая страница: 7 (всего у книги 16 страниц)

6. Комбинаторные задачи

Я объединил здесь различные головоломки, решение которых для компьютера в принципе нетрудно. Есть конечное число возможных случаев. Мы испытываем их все и выбираем наилучший. К этой категории относится и чемпион мира по шахматам: конечное число шахматных фигур, конечное число правил, конечное число ходов…

Но, конечно, есть препятствие – это число опытов, которые нужно провести. Прежде всего нужно хорошо организоваться, чтобы некоторых попыток и не предпринимать. Нужно выбрать также путь, который предоставляет наиболее возможные шансы дойти до конца, и не вступать на такой путь, который не дает ничего, кроме неудач. В этом – все искусство программирования.

Головоломка 20. Восемь ферзей.

Возьмите на заметку: это самая простая головоломка подобного типа. Поставить на шахматной доске 8 ферзей так, чтобы они друг другу не угрожали. Ферзь может взять все, что находится в этой же строке, что и он, в том же столбце или на той же диагонали. Представим, как обычно, шахматную доску квадратной таблицей полей, среди которых свободные поля помечены точками, а ферзи помечены крестиками (×).

На рис. 28 представлены две попытки решения. На левой доске поставлены 4 ферзя. Все поля строки 6 ими уже блокированы. Продолжать дальше бесполезно. На правой доске мы сумели поставить 7 ферзей, но восьмая строка блокирована.

Я обратил ваше внимание на эту задачу, поскольку ее решения всюду приведены. Ее можно в высшей степени элегантным образом решить с помощью рекурсивной процедуры. Но нетрудно дать решение и в итеративной форме,

Деликатный вопрос связан с представлением шахматной доски. Но и возможности этого выбора также обсуждаются в известных книгах.. Что же тогда остается найти?

Если у вас нет этих книг, то остается найти решение. Нет – решения, поскольку их 92. Но не все они существенно различны, так как шахматная доска обладает симметриями.

Поэтому пытайтесь искать только основные решения, исходя ив которых и используя симметрии шахматной доски, можно найти все остальные решения…

В этом примере вам не следует бояться сложности. Даже самые плохие программы будут все еще достаточно быстры…

?** Головоломка 21. X ферзей.

Поставить на шахматной доске 8 ферзей так, чтобы они друг другу не угрожали, можно. Но трудности, с которыми мы встретились при попытке достичь решения без помощи компьютера, ясно показывают, что нет необходимости в 8 ферзях, чтобы блокировать всю шахматную доску.

Каково наименьшее число ферзей, необходимых для блокирования шахматной доски, так, чтобы не было возможности поставить ни одной фигуры ни на одно поле, чтобы один из уже стоящих ферзей не мог эту фигуру взять?

Так как я вам не задал x, то вам нужно пытаться заставить x либо расти, либо уменьшаться. Впрочем, в этой задаче наши дела идут хуже, чем с 8 ферзями. В предыдущей задаче мы знали, что в каждой строке и каждом столбце обязательно должен быть ферзь. Если ферзей меньше 8, то это уже неверно.

* Головоломка 22. Домино.

Маленькая прелестная головоломна, совсем не трудная. Она была предложена на испытании на проницательность на конкурсе организации АФСЕТ по программированию в 1981 году.

Берутся 7 костяшек из одного набора домино. Напомним, что эти шашки сделаны из двух частей, на каждой из которых либо ничего не написано (чистая сторона), либо очки в числе от 1 до 6,

Задача состоит в том, чтобы образовать из этих 7 костей все возможные цепи, состыковывая костяшки домино частями с равными количествами точек. Нет никакой уверенности, что такая цепь существует.

Не ведите себя так, как некоторые из соревнующихся на этом конкурсе. Я тогда входил в жюри. Мы должны были оценивать работы соревнующихся. Если бы я принимал решения единолично, я потребовал бы, чтобы мне были представлены тексты программ, и я бы судил по самим произведениям. Но другие члены жюри нашли более длинный и более сложный метод, Они приготовили специальные тесты. Они должны были быть испытаны на программах соревнующихся, и нужно было подсчитать число правильных ответов, чтобы расклассифицировать соревнующихся. Новое обсуждение: я выдвигаю оценку, что и один-единственный неверный ответ выражает ошибочность программы и, следовательно, выводит ее из конкурса. В конце концов было решено, что так и будем делать. Все программы, содержащие ошибку, будут рассматриваться как неверные, Если две команды получат одинаково верные ответы, то мы еще раз детально изучим полученные результаты, стараясь разгадать природу ошибки при переходе к данному тесту от уже удавшихся, чтобы отдать одному из них предпочтение. Вот нам и досталось: один ив соревнующихся, думая, что с удавшимися тестами это согласуется, пытался упростить программу для домино. Он сказал себе, что вне всякого сомнения, будут даны кости, из которых никаких цепей ставить нельзя. Его программа читала последовательность костей домино и сообщала НЕВОЗМОЖНО без каких-либо других вычислений. Если бы я не настаивал на своем так решительно, то он был бы не хуже других…

Не поступайте так. Эта задача при всем том нетрудная… Рис. 29 дает пример цепи.

* Головоломка 23. Последовательность 0—1—4—6.

Это головоломка, на которую я натолкнулся, работая над своей диссертацией на ученую степень по физике. Я занимался сетями антенн для радиоастрономии. Сеть антенн состоит из основания, на котором по одной линии размещены отдельные антенны, доставляющие информацию о наблюдаемых нами звездах. Каждая нара антенн дает информацию о некоторой величине, пропорциональной расстоянию между двумя антеннами этой пары. Нас интересуют значения этой величины, образующие арифметическую прогрессию. Таким образом, нужно было располагать антенны таким образом, чтобы расстояния между равными парами образовывали арифметическую прогрессию. Я предложил систему из 4 антенн, расположенных на прямой в точках с абсциссами 0 1 4 6.

Тогда получаемые из них 6 различных пар приводят к расстояниям между антеннами, пропорциональным следующим числам:

0—1 1

4—6 2

1—4 3

0—4 4

1—6 5

0—6 6

Можно сформулировать задачу по-другому. Нужно найти последовательность натуральных чисел a₁, a₂, …, a_n – последовательность, которую можно предполагать возрастающей – такую, чтобы попарные разности членов этой последовательности a_j − a_i (j > i) были попарно различны и образовывали последовательность всех целых чисел от 1 до n(n − 1)/2.

Это – еще и проблема трансформатора (см. рис. 30), Если включить во вторичную обмотку 4 выхода так, чтобы число витков между первым и другими выходами находилось в отношениях 1, 4 и 6, то можно получить 6 напряжений на выходе, образующих арифметическую прогрессию.

Опустим другие физические задачи, порождающие такие последовательности. Четырехчленная последовательность 0—1—4—6, по-видимому, является наибольшей последовательностью, обладающей свойством порождать последовательность первых целых чисел, не пропуская и не повторяя дважды ни одного из них, при попарном вычитании членов этой последовательности.

Так, для 5 целых можно образовать 10 разностей. Поэтому крайние члены должны быть a₁ = 0, a₅ = 10. Чтобы получить в виде разности 9 из двух членов последовательности, нужно, чтобы либо было a₂ = 1, и тогда a₅ − a₂ = 9, либо a₄ = 9. Эти два решения легко получаются одно из другого операцией симметрии, Поэтому положим a₂ = 1.

К этому моменту мы получили уже a₁ = 0, a₂ = 1, a₅ = 10. Чтобы получить разность, равную 8, нужно взять

– либо a₃ = 2, но тогда разность, равная 1, получается дважды:

a₃ − a₂ = a₂ − a₁

– либо a₄ = 8,

– либо a₄ = 9, но тогда снова дублируется разность 1. Следовательно, a₁ = 0, a₂ = 1, a₄ = 8, a₅ = 10.

Достаточно теперь пересмотреть одно за другим возможные значения а₃ и удостовериться, что каждое ив них дублирует какую-то разность.

Для a₃, равного 2, дублируется разность 1:

3 2

4 4

5 5

6 2

7 1

Таким образом, нет последовательности из 5 целых, попарные разности которых порождают 10 первых натуральных чисел. Допустим теперь возможность повторений в последовательности разностей. Можно ли с помощью 5 членов породить – с помощью их разностей – 9 первых натуральных чисел?

Об этих последовательностях ничего не известно. Пусть дано число n членов последовательности; каково наибольшее число последовательных целых чисел, начиная с 1, которые можно получить с помощью попарных разностей членов последовательности?

Запрограммировать это не очень трудно. Но берегитесь чересчур долгих вычислений!

?** Головоломка 24. Прогулка королевы.

Нет, не в Булонском лесу, если говорить серьезно… Прогулки фигур на шахматной доске – классический сюжет для головоломок. Эйлеровский конь должен обойти всю шахматную доску и вернуться на поле, с которого отправился в путь, не попадая дважды ни на одну клетку. Это настолько общеизвестно, что это уже и не головоломка. Но если вы не знаете решения, я не мешаю вам попробовать.

Случай «королевы» (ферзя) – немного другой. Эта фигура может перемещаться по горизонтали, по вертикали или по диагонали. Назовем «движением» перемещение на некоторое число полей в определенном направлении, Разрешается много раз проходить по одному и тому же полю. Но требуете пройти все поля эа наименьшее возможное число движений, причем, конечно, нужно вернуться на исходное поле. Так как число движений не дано, то не попытаетесь ли вы сначала проделать все вручную, чтобы угнать верхнюю границу…

???* Головоломка 25. Девушки ив пансиона Киркмана.

Пансион Киркмана – это колледж для девушек из высшего общества. Надзирательницей там – мисс Фармер. Каждую среду после полудня она сопровождает класс на прогулку. В своей нарядной униформе, в соломенных шляпках они медленно вышагивают по трое в три ряда. Мисс Фармер несговорчива: «Я не хочу маленьких компаний; вы должны располагаться так, чтобы не оказаться с той же подругой в вашем ряду до тех пор, пока вы не проведете этих прогулок со всеми остальными». На это наши девушки заявили, что поступать так очень трудно. Поэтому мисс Фармер решила сама организовать ряды. Для начала она веяла класс с 9 ученицами. Ей удалось быстро организовать ряды. У каждой ученицы было 8 подружек, и она должна была находиться с двумя новыми подружками каждую неделю, так что мисс Фармер предусмотрела цикл в 4 недели.

Затем мисс Фармер был поручен класс с 15 ученицами. Поэтому было необходимо ввести цикл в 7 недель для того, чтобы каждая ученица была за это время в одном ряду с 14 остальными. Тогда мисс Фармер поняла, в какое ужасное предприятие она оказалась вовлеченной.

Хотите ей помочь? Но заметьте: это вы сами пускаетесь в это ужасное предприятие. Всячески желаю, чтобы вашему микрокомпьютеру было больше нечего делать. Попытайтесь, если все предыдущее не будет отнимать долгие часы…

Эта задача принадлежит Т. П. Киркману и была впервые опубликована в Ladyʼs and Gentlemanʼs Diary за 1850 год. Для ее решения нужно пролить немало чернил, и вы можете рассмотреть значения, отличные от 9 и 15. Но выглядит вполне правдоподобным, что 15 – патологическое число, и Роуз Болл [BAL] предложил геометрический подход к решению, если число девочек не равно 15. Может быть, подход с точки зрения информатики позволит вам получить в этой задаче новые результаты…

*** Головоломка 26. Пентамино.

Домино, пентамино: очевидная игра слов, заставляющая перейти от шашек с двумя квадратами, к шашкам с 5 квадрата. Вот двенадцать возможных шашек, получаемых объединением 5 квадратов равной площади.

Все они приведены на рис. 31. Эти двенадцать шашек, каждая из которых имеет площадь 5, могут быть собраны в прямоугольник с площадью 60. Есть много решений для прямоугольника 6 × 10, а также 5 × 12. Меньше решений для прямоугольника 4 × 15 и только два для прямоугольника 3 × 20, если, конечно, не различать решения, отличающиеся только симметрией. Можете ли вы найти их за разумное время на вашем компьютере, проверив, что их действительно именно 2?

Есть много путей подхода к этой задаче, даже если все они действуют согласно одной и той же стратегии: перебрать все возможные попытки. Но есть ходы, которые ни к чему не могут привести. Вы не можете начать с того, чтобы поставить Т в левый нижний угол, как на рис. 32. Ни одна шашка не может замкнуть две заштрихованные области рядом с Т… Здесь есть необходимость и для хорошего представления позиций, но также и немного – для хитрости…

* Головоломка 27. Песенка почти спета.

Знаменитая игра Армана Жаммо уже была упомянута выше (игра 12). Но сейчас мы еще не описываем ее полностью; она довольно трудна для программирования. Вот другая форма, которую проще реализовать и которая еще не лишена интереса. Я верю также, что для любителей математических развлечений здесь есть что делать.

Возьмем случайным образом p двузначных чисел. Возьмем случайным образом также двузначное число s. Соединим эти p чисел между собой сложениями или вычитаниями. Все числа должны быть использованы. Можно ли таким образом получить число s?

При последовательных испытаниях компьютер будет работать быстро. Тогда вы можете попытаться увидеть, что происходит, когда мы заставляем меняться p. Если у вас мало чисел, то у вас и мало шансов получить Если вы берете много чисел (большое p), то, поскольку вы обязаны использовать их все, то у вас снова мало шансов прийти к цели. Мне кажется, что наиболее благоприятны значения p около 8 или 9. Но я не осмеливаюсь гарантировать этого полностью. Нужно быть уверенным в генераторе случайных чисел. Получаете ли вы тот же результат? Я не пытался получить его математическим рассуждением. Может быть, я и неправ. Если я действительно неправ, дайте мне знать об этом!

*** Головоломка 28. Песенка спета.

На этот раз дело идет именно об игре Армана Жаммо. Вам надлежит гадать вашему компьютеру шесть шашек, взятых среди 24; а именно, в набор входят:

по два раза – шашки от 1 до 10,

один раз – шашки 25, 50, 75, 100.

Затем вы задаете искомое число, скажем n, обязательно трехзначное. Требуется соединить значения шашек между собой с помощью четырех операций: сложения, вычитания, умножения и деления – чтобы получить число n. Не обязательно использовать все 6 шашек.

Если число n получить нельзя, то телевизионная игра допускает и числа, близкие к n, и тот, чье число ближе всего к n, и становится победителем.

Теоретически эта программа не должна быть трудной. Есть ограниченное число возможных комбинаций:

– есть 15 способов взять две шашки среди 6 и, самое большее, 4 способа соединить их между собой, следовательно, самое большое 60 комбинаций с двумя шашками. Но их уже гораздо больше для трех шашек. Испытать все комбинации за разумное время не представляется возможным.

Когда вы излагаете решение, вы берете две шашки из 6, соединяете их между собой одной из четырех операций (на самом деле можно считать, что только тремя, начинать с деления – это исключение). Есть 60 (или, скорее, 45) способов это сделать. После этого задача сводится к задаче с 5 шашками. При таком подходе решение кажется более достижимым.

Следовательно, попробуем. Самые большие упрощения возникают, если вы не ищете для данного числа приближенных значений. Компьютер выводит результат, если он его находит; в противном случае он сообщает, что он решения не нашел. Вы сами можете систематически проводить одну попытку за другой. Пусть p_i, p_j, p_k обозначают три из 6 шашек. Вы можете искать решение в виде

p_i * комбинация из 5 оставшихся шашек = n,

p_j + p_i * комбинация из 4 оставшихся шашек = n,

−p_j + p_i * комбинация из 4 оставшихся шашек = n,

±(p_j ◦ p_k) + p_i * комбинация из 3 оставшихся шашек = n,

где ◦ означает одну из четырех разрешенных операций. Удивительным образом все это очень быстро и очень часто приводит к точному ответу. Никто на запрещает вам попробовать что-то лучшее…

В соответствии с заглавием примера попытайтесь поэтому для 6 шашек 10, 10, 25, 50, 75, 100 найти 370, 369, 368…

7. Обо всем понемногу

В этом разделе я объединил различные задачи, среди которых далеко не все являются головоломками, по той причине, что опыт показывает: средний программист в них достигает цели не бее труда. Для некоторых из них в различных книгах можно найти многочисленные решения, не всегда правильные, или – во всяком случае – не всегда хорошие, или слишком плохо объясненные. Условия этих задач могут показаться мало привлекательными. Но если в программировании вы любите именно трудности, не поддавайтесь первому впечатлению.

* Головоломка 29. Дихотомический поиск.

Это – совершенно известная задача. Вам предлагается упорядоченная таблица попарно различных элементов; например, в порядке возрастания. Вам предлагается, кроме того, другой элемент: его нужно разместить в таблицу.

Следовало бы уточнить (хоть это и не в моих правилах: обычно я предоставляю вам заботу об уточнении. В этой книге вовсе не я тот человек, который должен аккуратно работать…). Пусть a – таблица с n элементами, упорядоченная так, что

a[i] < a[i + 1] для 1 < i ≤ n,

и x – элемент, который нужно разместить. Его место

0, если x ≤ a[1],

i, если a[i] < x ≤ a[i + 1],

n, если a[n] < x.

Один сотрудник факультета Нотр-Дам де ла Пэ в Намюре изучил 18 программ, опубликованных различными авторами по всему свету и в каждой нашел хоть что-то, за что можно упрекнуть. Всякий раз, когда я получаю новую книгу по программированию (к счастью, я получаю не все), я смотрю, нет ли там случайно исследования этой задачи. Почти во всех случаях это так. Настоящий «ослиный мост»[16]16
  «Ослиным мостом», дальше которого учащегося сдвинуть трудно, считалась в XII–XIII вв. в Парижском университете либо теорема о равенстве углов при основании равнобедренного треугольника, либо геометрическое доказательство теоремы Пифагора. – Примеч. пер.


[Закрыть] информатики…

* Головоломка 30. Равенство «с точностью до пробелов».

Пусть даны две буквенные цепочки: a и b. Составьте программу, которая может сказать, совпадают ли эти цепочки с точностью до пробелов. Внимание: вы не имеете права изменять цепочки a и b, вы не имеете права порождать новые цепочки. Это запрещает вам удалить пробелы из обеих цепочек или копировать их, удаляя пробелы. Под равенством с точностью до пробелов нужно понимать, что обе цепочки должны быть образованы одними и теми же буквами в одном и том же порядке, если не учитывать пробелы. Такая задача встречается в системах, связанных с практической работой, с программами, потому что пробелы чаще всего рассматриваются в операторах и командах как незначащие.

Если вы находите это совершенно элементарным, вы можете изучить, являются ли данные цепочки обращениями друг друга с точностью до пробелов. Вы можете также увидеть, является ли цепочка палиндромом (т. е. совпадает со своим обращением) с точностью до пробелов, Так, палиндромами являются

А РОЗА УПАЛА НА ЛАПУ АЗОРА

АРГЕНТИНА МАНИТ НЕГРА

Попытайтесь получить правильную (это уж как минимум) и элегантную программу.

Головоломка 31. Анаграмма.

Еще одна головоломка, вопреки ее внешнему виду, Дело в том, чтобы сказать, являются ли две цепочки букв анаграммами друг друга (т. е. получаются ли они друг из друга перестановками букв). Эта задача имеет совершенно различный вид в зависимости от того, разрешите ли вы себе изменять обе цепочки или порождать новые цепочки, или нет. Выбор я предоставляю вам… Может быть, вы заметите, что различные решения следует оценивать в зависимости от соотношения между размерами цепочек и используемого алфавита. Подумайте о крайних случаях: алфавит из 26 букв и цепочка из 1000 символов; алфавит из 1000 символов (это вроде китайского…) и цепочка из 10 символов.

Головоломка 32. Анаграмма с точностью до пробелов.

Та же головоломка, но, кроме того, пробелы не считаются. Вы можете ее еще немного обобщить: являются ли две страницы текста анаграммами одна другой, не считая знаков препинания?

??* Головоломка 33. Переставить две части вектора.

Вам дана таблица a с n элементами. Требуется переставить части с номерами от 1 до m и от m + 1 до n (рис. 33).

Порядок элементов в каждой ив частой должен быть сохранен[17]17
  Вот другая и, на мой взгляд, более правильная формулировка этой задачи: циклически сдвинуть элементы n-вектора на m позиций влево. – Примеч. ред.


[Закрыть]. Вы не должны использовать вспомогательную таблицу, Каждый элемент должен быть перемещен не более одного раза.

Это – довольно любопытная задача, которая была предложена мне Давидом Грисом, и которую он исследовал в своей книге [GRI] Это – один из редких случаев, когда я не смог вывести программу из гипотезы рекуррентности, как я это обычно делал [ARS]. В данном случае я сначала придумал программу (ничего особенного, вы ее, конечно, прекрасно составите). И только после того – именно после того – я смог показать, почему эта программа работает правильно.

* Головоломка 34. Задача о равнинах.

Вам дается упорядоченная таблица каких-то элементов, например, телефонный справочник (где фамилии расположены в алфавитном порядке. Здесь мы не учитываем имен). В таблице могут встретиться омонимы (иначе говоря, последовательности из совпадающих элементов), как в телефонном справочнике. Требуется найти наиболее длинные омонимы: больше ли МАРТЫНОВых, чем СЕМЕНОВых?

Я использовал для этой головоломки название, данное ей в книге Давида Гриса [GRI]. Если вместо того, чтобы веять для иллюстрации таблицу фамилий, вы берете

таблицу чисел, расположенных в неубывающем порядке, то такая таблица составлена иэ участков возрастания, подъемов и ровных участков, «равнин». Тогда нужно найти наиболее длинную равнину.

Эта задача оказывается не вполне одной и той же в зависимости от того, ищете ли вы только наибольшую длину равнины (что делает Д. Грис) или ищете одновременно и длину ряда омонимов и сам наиболее часто встречающийся омоним (что предлагаю вам я).

G этой задачей связана неприятная для меня история. Я намеревался продумать эту задачу в Нанси также, впрочем, как и Давид Грис. Я довольно легко обнаружил два решения, различные по духу, но не по виду, что поставило передо мной задачи преобразования программ (каким образом различные отправные точки могут привести, с точностью до нескольких манипуляций, к одной и той же программе). Как и рассказывает в своей книге Давид Грис, я очень гордился своими решениями, пока не обнаружил в той же книге Д. Гриса решение, принадлежащее Майклу Гриффиту: его решение намного проще…

Сумеете ли вы найти простое решение?

??** Головоломка 35. Самая длинная возрастающая подпоследовательность.

Пусть дана таблица a из n каких-либо чисел (но если это может доставить вам удовольствие – из натуральных чисел. Это неважно). Подпоследовательность этой таблицы есть последовательность чисел, выделенная в порядке возрастания номеров. Более точно, последовательность

a[i₁] a[i₂] a[i₃] … a[i_p]

есть подпоследовательность последовательности а, если i₁ < i₂ < … < i_p. (Числа идут в одном и том же порядке в таблице a и в ее подпоследовательности, но эта формулировка двусмысленна.)

Последовательность возрастает[18]18
  Нужно было бы сказать «не убывает», но получилось бы совершенно не в стиле этой книги. – Примеч. ред.


[Закрыть], если, кроме того,

a[i₁] ≤ a[i₂] ≤ a[i₃] ≤ … ≤ a[i_p].

Требуется выделить из a самую длинную возрастающую подпоследовательность. Вы имеете право использовать вспомогательные векторы.

Можно найти исследование этой задачи в нескольких книгах и на нее изведено немало чернил (да и мела тоже: я видел ее исследования в трудах международных семинаров). Кроме того, совершенно не одно и то же – довольствуемся ли мы определением максимальной длины и даже последнего члена самой длинной возрастающей подпоследовательности последовательности a (внимание: может случиться, что есть много таких подпоследовательностей одинаковой длины) или же мы хотим получить также список членов такой максимальной последовательности.

Иногда в условие вводят дополнительное ограничение: число требуемых операций должно быть порядка n * In(n). Я не уверен, что это действительное ограничение. Если вы найдете решение, то оно, скорее всего, будет обладать этим свойством.

??** Головоломка 36. Самое длинное слово.

Заглавие вводит в заблуждение… Однажды мы проводили экзамен у наших учеников в DEUG по составлению программы, которая сообщает, скрыто ли данное слово в данной фразе, иначе говоря, встречаются ли буквы данного слова в том же порядке в данной фразе. Так, в следующей фразе (взятой из «Ярмарки у скупцов» Жана Шарля):

«Je peux te donner lʼadresse dʼun excellent cireur de parquets: il se rend à domicile»

слово TONDEUSE скрыто (соответствующие буквы подчеркнуты), но ни слово GAZON (нет буквы G), ни слово DOMINATEUR (все буквы есть, но в неправильном порядке) не содержатся.

Но это не головоломка, это совсем просто (уж это точно…). Я спрашиваю вас о другом – найти, какое слово наибольшей длины скрыто одновременно в двух фразах. На самом деле, конечно, речь идет не о слове, а скорее о последовательности букв: какая наиболее длинная последовательность букв может быть обнаружена в одном и том же порядке в двух фразах. Если это может вам помочь, то вот другой пример из «Ярмарки у скупцов»:

«А lʼoccasion du 14 juillet, les hommes remplaceront les cruches dans les chambres».

Моя Программа сообщает мне, что наиболее длинная последовательность букв, которая встречается одновременно в одном и том же порядке в обоих отрывках, это набор

JETEOERLARNLECREDASLSAME

Вы можете проверить, что эти буквы действительно встречаются в обеих фразах (во второй из них они подчеркнуты). Но вручную невозможно проверить, что этот набор – самый длинный из возможных. Если вы не можете доверять вашей программе, не пишите ее…

Если вы сожалеете, что я злоупотребил названием, которое напоминает совсем о другом, а именно, об игре Армана Жаммо: найти наиболее длинное слово, которое можно образовать из 9 данных букв, то я не запрещаю вам исследовать также и эту игру. Но тут я вижу два препятствия. Во-первых, с точки зрения процесса ее создания есть очень мало того, что требуется обнаружить или открыть (если не пришлось открывать какой-нибудь словарь Скраббля). Далее, нужно ввести в компьютер настоящий словарь, что предполагает большой объем хранения и чудовищный труд отстукивания по клавишам, совершенно лишенный интереса…

?*** Головоломка 37. Белый прямоугольник.

Ах, ах! Тут-то я вас и поймал. Вы немедленно вообразили себе какую-нибудь не поддающуюся пересказу историю… Такое в книгах по информатике бывает редко, но бывает [SIK]. В своем сочинении о языке ЛИСП Лоран Сиклосси должен был использовать многочисленные примеры буквенных цепочек, и все составленные им цепочки одна смешнее другой. Это и вдохновило меня на предыдущую головоломку. Я предложил своему издателю перевести сочинение Сиклосси, что не должно было быть таким уж трудным, поскольку автор использует французские фразы, чтобы блеснуть учтивостью (иначе он бы говорил это по-латыни). Но Сиклосси, который превосходно владеет французским языком – несмотря на то, что он профессор информатики в Соединенных Штатах, – захотел изменить примеры к французской версии книги, используя «акрофонические перестановки» – перестановки букв или слогов, создающие слова с новым значением… Издатель не согласился, и французская литература потеряла прекрасное сочинение о языке ЛИСП… Если вы читаете по-английски и если вы хотите выучить ЛИСП, почему вам нельзя развлекаться, учась?

Здесь речь идет совсем о другом. Эта задача была предложена как одна из четырех тем на конкурсе программирования в АФСЕТ несколько лет назад. Вам дана прямоугольная решетка для кроссворда. Найдите белый (т. е. не содержащий вычеркнутых черных клеток) прямоугольник наибольшей площади, вписанный в решетку (квадрат есть частный случай прямоугольника).

На рис. 34 есть прямоугольник площади 8 в левом нижнем углу и есть квадрат площади 9. Это – хороший ответ. Программа, которую вы должны составить, должна читать размеры сетки (число строк и столбцов), затем– координаты черных полей и, наконец, давать прямоугольник наибольшей площади, например, указанием координат двух противоположных вершин.

Для программистов на конкурсе АФСЕТ это не было легкой задачей. Она оказалась едва ли не наиболее трудной задачей, будучи единственной задачей, доставившей мне затруднения (см. головоломку 22, другое упражнение на том же конкурсе). Один из соревнующихся достиг цели, решительно пренебрегая эффективностью. Вы-то не очень ограничены временем (по крайней мере временем размышления или временем программирования). Попытайтесь составить программу, время вычисления которой не слишком быстро растет вместе с размером сетки.

Головоломка 38. Математическая композиция.

Ж.-К. Байиф [BAI], французский язык которого очень отточен, представил эту головоломку под названием «арифметическая композиция» в своей книге, из которой в ее и заимствую, Композиция состоит из четырех вопросов, связанных с вычислением площади. Один из вопросов относится к полной поверхности куба, сторона которого измеряется целым числом метров, Вот ответы учеников на различные вопросы:

Альбер	8	16	12	16
Бернар	12	16	12	18
Клод	12	18	12	18
Дени	16	18	12	20
Эрнест	8	16	10	16
Фернан	12	12	12	22
Гюстав	16	18	12	20
Анри	8	16	10	16
Исидор	16	12	12	20
Жюль	20	12	12	20

(Это – величины площадей в квадратных метрах, предложенные учениками.) Преподаватель ставит 5 за верный ответ и 0 за неверный ответ. Один-единственный из учеников получил 0. Кто оказался первым? Вне всякого сомнения, вы можете сказать больше. Эта головоломка кажется мне особенно подходящей для ее решения на компьютере…

?? Головоломка 39. Другая головоломка Давида Гриса.

Пусть дан вектор, образованный n целыми числами. Подпоследовательностью этого вектора называется набор элементов, в котором индексы идут подряд. Найти подпоследовательность с максимальной суммой. Если вы предпочитаете другую формулировку, то найдите индексы i, j, для которых величина

a_i + a_i+1 + … + a_j−1 + a_j

максимальна. Внимание: время вычисления не должно расти намного быстрее, чем n, когда n увеличивается…

Эта головоломка до некоторой степени напоминает головоломку о возрастающих подпоследовательностях, но она гораздо менее сложна. Подумайте: линейная зависимость от n! Да ведь это, грубо говоря, означает, что каждый элемент вектора рассматривается только один раз. Вам следует составить цикл

ДЛЯ i := 1 ШАГ 1 ДО n ВЫПОЛНЯТЬ … ВЕРНУТЬСЯ

И никаких циклов в этом цикле! В ответе вы получаете искомые индексы. Озадачивающе, не так ли? Я потерял на это немало времени. И тем не менее, какое простое решение!

Как вы находите?