Flip-Side探討

此Puzzle由Ferdinand Lammertink所設計,由ThinkFun發行。於2006年申請了美國專利。


  1. 幾種變化
  2. 轉動方式
  3. 理解型解法
  4. 速解型解法
  5. 增加難度

幾種變化

相當於1到10的數字排列,只是分成上下兩排,所有的情況都會出現,所以共有10!= 3276800 種情況。

 

經由電腦的計算,所有的情況皆只要翻轉11次以內就可以完成。列表如下:

步數

狀況數

0

1

1

9

2

67

3

493

4

3469

5

23385

6

145212

7

714611

8

1579683

9

1075898

10

85968

11

4

Total

3628800

若完成的狀態為0123456789的話,其中需要11步的四種狀況分別為:2785603914, 5846972301, 5806934127, 8967203514。

轉動方式

轉動方式很簡單,就是上排的連續三個數字,與下排的連續三個數字交換位置。

 

理解型解法

這類Puzzle若沒有一個系統的方法來解的話的確有點難,一般我們會利用commutator來設計解法,但因為每一排只有三個位置可以動,所以setting的過程很長,不好想,或是記憶有時會亂掉。而且上下排的組合,有9種情況,要整理一個簡單的解法,讓一般人讀的懂並不容易。

我們借助了電腦的幫忙,經過不段的嘗試,整理出了一個非常簡單的解法,單一公式即可。

 

公式代號很簡單,上下排都一樣,左邊三個置換是0,中間三個置換是1,右間三個置換為2。

例如:,即為20。

例如:,即為01。

 

三循環公式

  示意圖 公式 說明
A 00/01/00/10 最右邊的4與9是不會動到的,也就是上下排皆只要四個空間就能做到三循環。

若不習慣公式代號,可以看下列的動作拆解,轉換成自己好記的形式。

底線就是接下來要翻轉的數字:

 

只要使用三循環的公式A,就可以把所有情況解決了。

下列舉一些三循環例子作為提示:

  示意圖 Setting 變成
B 上排左移即可
C 22/21
D 00/02
E 01

 

若剩下雙對調呢?用兩次三循環即可,請看下面圖解:

  示意圖  
F = +  
G = +

 

若遇到單對調怎麼辦呢?請看下面圖解。

  示意圖  
H =  +  

 

有沒有感覺很像數學上的相消呢?

的確,在代數中的一些論述,也都常常用到類似的原理。

 

感謝系上的碩士生陳秉君同學用寫程式,跑了不少的結果,才讓我整理出這套解法。

 

 

速解型解

一般用上面的「理解型解法」就可以解出所有情況了,

但背了下面的公式,可以讓你更快解出來。

當然,我是覺得不須如此,建議參考即可。

  哪兩個位置交換 最短公式 備註
S01 01 00/01/22/10/20/00/02/00/20 共72種解法
S02 02 00/02/00/21/11/22/12/00/20 共有162種解法
S03 03 01/20/01/02/10/21/02  
S04 04 00/02/21/11/22/12/00/02/20  
S05 05 00/02/00/20/00/12/11/22/21  
S06 06 01/20/02/10/21/02/20  
S07 07 00/01/10/11/21/00/21/01/10  
S08 08 01/10/01/02/00/11/02  
S09 09 00/02/20/00/21/11/22/12/20  
S12 12 00/01/00/20/10/11/22/12/22  
S13 13 00/01/02/10/21/02/01/20/00  
S16 16 00/01/02/10/11/02/00/12/02  
S17 17 00/10/00/02/01/11/12  
S18 18 01/00/12/02/12/10/11  
S27 27 00/01/11/10/12/02/12  

(註:所有單對調的情況就這15種,其他的都用這些的對稱、翻轉即可。)

 

另外三循環的,總共有32種,我想就不列出了,就用「理解型解法」中的綜循環公式變換即可。若真的有人想要這32種的表,再自行跟我索取。

 

增加難度

最後給大家一個挑戰,若此遊戲改成4與9(最右邊的兩個)永遠不能動的話,會是如何呢?

這時會麻煩很多喔,最多需要20步才能全部復原。

步數

狀況數

0

1

1

4

2

11

3

30

4

77

5

180

6

373

7

696

8

1226

9

2042

10

3152

11

4452

12

5752

13

6760

14

6852

15

5318

16

2655

17

668

18

60

19

10

20

1

Total

40320

其中需要20步的只有一種情況,就是「32107654」,也就是上下排順序都反過來的情況。

需要19步的10種,分別為:76543120, 76543201, 67543210, 76503214, 75643210, 76542310, 76453210, 37652104, 65407321, 36547210。