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笔试题:区域染色问题



New York, United States, by Matt Lamers

题目

给定五种不同颜色,求使得相邻区域颜色不重复的画法有多少种? 不要求使用所有颜色。

解答

按照字母顺序依次填充。
A:5选1
B:4选1
C:3选1
D:2选1
A/B/C/D两两相邻,所以共计占用了四种不同的颜色。

现在看E,只与A/C相关,即E可填充的颜色有三种:B的颜色,D的颜色,以及暂未出现的颜色,记为X。
当E填充颜色为B的颜色时,F则不能填充ABD的颜色,即可选颜色为CX两种;
当E填充颜色为D的颜色时,F则不能填充AD的颜色,即可选颜色为BCX三种;
当E填充颜色为X的颜色时,F则不能填充ADX的颜色,即可选颜色为BC两种;

综上,共有 5x4x3x2x(2+3+2) = 840种。

假设此时需要使用全部五种颜色,则有多少种方法呢?

重复上面的思路:
现在看E,只与A/C相关,即E可填充的颜色有三种:B的颜色,D的颜色,以及暂未出现的颜色,记为X。
当E填充颜色为B的颜色时,F则不能填充ABD的颜色,即可选颜色为CX两种,由于需要使用全部颜色,则只能选X一种;
当E填充颜色为D的颜色时,F则不能填充AD的颜色,即可选颜色为BCX三种,由于需要使用全部颜色,则只能选X一种;
当E填充颜色为X的颜色时,F则不能填充ADX的颜色,即可选颜色为BC两种;

综上,共有 5x4x3x2x(1+1+2) = 480种。

如果扩展到N中颜色呢?不要求使用所有颜色。

重复上面的思路:

按照字母顺序依次填充。
A:n选1
B:(n-1)选1
C:(n-2)选1
D:(n-3)选1
A/B/C/D两两相邻,所以共计占用了四种不同的颜色。

现在看E,只与A/C相关,即E可填充的颜色有三种:B的颜色,D的颜色,以及暂未出现的颜色,记为X。
当E填充颜色为B的颜色时,F则不能填充ABD的颜色,即可选颜色为CX 共(n-3)种;
当E填充颜色为D的颜色时,F则不能填充AD的颜色,即可选颜色为BCX共(n-2)种;
当E填充颜色为(n-4)种X中任一颜色时,F则不能填充ADX(特定的一种)的颜色,即可选颜色为BCX(n-4-1)共(n-3)种;

综上,共有 nx(n-1)x(n-2)x(n-3)x((n-3)+(n-2)+(n-4)x(n-3)) = n(n-1)(n-2)(n-3)((n-3)x(n-3)+(n-2))种。

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