我们都知道古印度国际象棋中关于麦子和国王的故事,每个象棋方格上需要的麦粒数量是2(n-1),也就是2的N减1次方。到最后,如果把棋盘所有格子都放上麦子的话,需要约2000多亿吨。在现如今,全球每年的小麦产量也不过数亿吨而已。

国际象棋

那你是否知道在古印度还流传着另外一个数学传说,他的结果是2n-1,也就是2的N次方减1。那这个传说是怎样的呢?而它又延伸出什么游戏呢?

古老传说是这样描述的:在世界中心贝拿勒斯(印度北部)的圣庙中,一块黄铜片上插着三根宝石针。印度教的主神梵天在创造世界的时候,在其中一根针上从下倒上地穿好了由大到小的64片金片。不论白天黑夜,总有一个僧侣在按照下面的规则移动这些金片:一次只移动一片,不管在哪根针上,小片必须在大片上面。僧侣们预言:当所有的金片都从梵天穿好的那根针上移到另外一根针上的时候,世界就将在一声霹雳中消灭,而梵塔、庙宇和众生也都将同归于尽。

梵天

我们不管这个传说的可信度有多大,按照传说的规则移动这64片金片,那一共需要移动多少步呢?这里需要借助递归的方法,假设有N片,则移动次数为2n-1。那如果N为64时,再假如每秒挪一次,一共需要584554049253.855年,也就是将近6000亿年。现如今,地球不过存在45亿年,太阳系的预期寿命也就是数百亿年。如果金片真的全部挪动完,恐怕地球早已经不存在了。

宇宙星空

那传说中梵天设置的这个游戏就是汉诺塔,也叫河内塔。谁也不知道,是先有传说才有汉诺塔还是先有汉诺塔再有传说。汉诺塔作为一种古老的益智游戏,已经存在了很多年,现在已经传到了世界各地。

三角底座汉诺塔

汉诺塔的玩法很简单,就像传说故事中的那样:有三根杆子A,B,C。A杆上有N个(N>1)圆盘,盘的尺寸由下到上依次变小。要求按下列规则将所有圆盘移至C杆:每次只能移动一个圆盘;大盘不能叠在小盘上面。提示:可将圆盘临时置于B杆,也可将从A杆移出的圆盘重新移回A杆,但都必须尊循上述两条规则。

汉诺塔示意图

那这个汉诺塔对孩子来说有什么好处呢?汉诺塔可以培养小朋友的动手动脑能力,锻炼小孩子的逻辑思维能力,思考怎样以最少的步数完成木环的移动。而且,汉诺塔问题涉及程序设计中的经典递归问题,为以后学习排列组合做铺垫。现在,不仅很多小学的数学课中都会运用到汉诺塔,并在数学周中设置比赛项目,而且一些幼儿园也会把汉诺塔作为教学用具,让孩子动手动脑。

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