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单词 为什么能用四个砝码称出1~40之间任意整数克物体
释义 为什么能用四个砝码称出1~40之间任意整数克物体
用天平称量物体的质量,砝码是必不可少的。那么,如果只有四个砝码能称出多少种质量呢?

按照天平正常的使用方法,左盘放置被称量的物体,右盘放置砝码,而每个砝码只有两种可能的使用方法:要么被放在右盘,要么没有被放置。所以四个砝码一共有24=16种不同的配置方法。除去没有使用任何砝码的一种情况,四个砝码最多只能称量出15种质量。但1~40之间一共有40种整数质量需要称量,所以在正常使用天平的前提下,这是个不可能完成的任务。

砝码
不过,如果我们放宽要求,允许两个托盘都放置砝码的话,四个砝码能称量的质量会变得更多。这时,我们可以把砝码放在左盘、右盘或者不使用它。每个砝码有这三种可能使用方法,4个砝码就一共有81种配置方法,除去没有用到砝码的一种情况,还剩下80种配置方法。但由于天平的左右对称性,实际上不同的配置方法只有40种,正好能够对应1~40克之间的40种整数克质量。为了达到所要求的效果,在尝试选取不同质量的砝码时,应当避免某种质量可以被几种不同配置的砝码称量的情况。用试错法容易知道,1、3、9、27克的砝码没有重叠的配置结果,恰好能称出所要求的质量。
这种通过估算所有可能性来推测某个任务能否完成的方法,在计算机科学中,特别在算法的下界分析中非常有用。(方弦)
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