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所謂「過河問題」,簡單說就是有一艘船。規定一次坐幾個人(或幾樣物品),但有些限制條件。安排一種方法,能讓大家安然無事(或符合條件)地都到對岸去。下面有個例子:
一個爸爸帶著兩個兒子,一個媽媽帶著兩個女兒,一個僕人帶著一隻狗要過河,河邊只有一艘小船,船只能坐兩個人(狗算一個人),但是只有爸爸、媽媽和僕人會划船。如果爸爸不在,媽媽會打兒子;如果媽媽不在,爸爸會打女兒;如果僕人不在,狗會咬其他人。要如何安排,才能讓這家人平安地到達對岸?
在想過河問題的解答,如果不容易想出來,可以思考看看:
假設不考慮同等地位(對稱性,例如爸爸跟媽媽…)的角色交換,解答只有一種的話。
假設您將從A岸到B岸的方法用攝影機拍下來,可確認這種方法符合題目條件(所以才叫解答)。把拍下來的影片用倒帶的方式看,可發現,就算是倒帶,時時刻刻都是符合題目條件。也就是說,順著放帶子時,從A岸到B岸是一種解法;倒放帶子時,從B岸倒回A岸也是一種解法。那應該有兩種解法啦!解法怎麼會唯一呢?
原來,真的要唯一,解法一定前後對稱。也就是說,只要找到中間的「對稱點」,一開始努力朝這個對稱點來設計。到達對稱點以後,把前半段倒過來接在後面,變成後半段,這樣答案就出來了。
回到前面的問題:「一個爸爸帶著兩個兒子,一個媽媽帶著兩個女兒,一個僕人帶著一隻狗要過河,河邊只有一艘小船,船只能坐兩個人(狗算一個人),但是只有爸爸、媽媽和僕人會划船。如果爸爸不在,媽媽會打兒子;如果媽媽不在,爸爸會打女兒;如果僕人不在,狗會咬其他人。」對稱點是什麼?
由於爸爸和媽媽同等地位、兒子和女兒同等地位。所以對稱點應該是:「爸爸和兩個兒子在對岸,媽媽和兩個女兒在原岸,僕人和狗在河中船上。」所以只要一開始能夠進行到對稱點(為前半解法),接著就把前半解法倒接到後面就可完成。
如果把題目改成:「一個爸爸帶著兩個兒子,一個媽媽帶著兩個女兒,一個僕人帶著一隻狗,一個警察帶一個犯人要過河。河邊只有一艘小船,船只能坐兩個人(狗算一個人),但是只有爸爸、媽媽、僕人和警察會划船。如果爸爸不在,媽媽會打兒子;如果媽媽不在,爸爸會打女兒;如果僕人不在,狗會咬其他人(包括犯人);警察不在,犯人會毆打其他人(包括狗)。要如何安排,才能讓這群人平安地到達對岸? 」對稱點呢?
這時對稱點就跟上面題目不同了。因為增加了「僕人和警察同等地位、狗和犯人同等地位」,所以這四個不可能同時放在船上,對稱點就變成:「兩個兒子在對岸、兩個女兒在原岸、僕人和狗在對岸、警察和犯人在原岸,爸爸和媽媽在河中船上」!請想想如何從一開始進行到對稱點。
有人會問說,如果解法不是唯一呢?除非無解,如果答案有兩個以上,那麼應該就很容易想出來吧!
By Reheart Sheu 許技江
(此理論約於民國76年(西元1987年)構思完成)