Tạp chí Thông tin toán học - Tập 6 Số 2 Tháng 8 Năm 2002
Bài toán tháp Hà Nội thực là một bài toán hóc búa! Nguyễn Xuân Tấn* đã viết như- vậy ở cuối bài viết của mình. Nhưng cũng chính xuất phát từ một loạt các bài toán hóc búa như vậy, trong đó có bài toán Tháp Hà Nội, một lý thuyết mới đã nảy sinh và phát triển ở biên giới của toán học và tin học, đó là lý thuyết Độ phức tạp tính toán. Ngược lại, từ những thành tựu của lý thuyết Độ phức tạp tính toán nhìn lại bài toán Tháp Hà Nội, ta cảm thấy yên tâm vì đã lý giải được bản chất "tính hóc búa " của bài toán là nằm ở tính đệ quy và tính bất trị của bài toán.
2T(k) + 1 = .)( 121122 1 −=+− +kk Nh− vậy dự đoán là đúng cho mọi n. Thế là độ phức tạp tính toán của thuật toán đệ quy giải bài toán là hàm mũ và cho đến hiện nay ch−a có thuật toán nào tốt hơn. Vì vậy bài toán Tháp Hà Nội hiện là một bài toán bất trị. Để minh hoạ tính “ bất trị “ của bài toán, ta hãy xét chẳng hạn n = 64. Ta hãy nhớ lại bài toán cổ về phần th−ởng giành cho ng−ời phát minh ra cờ t−ớng: tục truyền rằng để th−ởng công cho ng−ời phát minh ra cờ t−ớng, nhà vua cho phép nhà phát minh tự chọn lấy phần th−ởng cho mình. Nhà phát minh khiêm tốn đề nghị: xin đặt 1 hạt lúa vào ô thứ nhất của bàn cờ, ô thứ hai đặt gấp đôi lên tức là 2 hạt, rồi ô thứ ba lại gấp đôi lên, tức là 4 hạt, v... v... cho đến ô thứ 64 thì dừng. Tổng số thóc có trên bàn cờ chính là phần th−ởng nhà phát minh muốn nhận. Nhà vua vui vẻ đồng ý, nh−ng đến lúc thực hiện mới vỡ lẽ ra là tất cả các kho thóc của nhà vua cộng lại vẫn không đủ. Tính ra, số thóc này bằng: 12 222 1 646321 −=++++= ......S hạt. Nếu đem trải đều số thóc này lên mặt đất, ta sẽ đ−ợc một lớp thóc bao phủ toàn bộ bề mặt trái đất và dầy đến hàng th−ớc! Vậy mà số lần chuyển đĩa trong bài toán Tháp Hà Nội với 64 đĩa lại bằng chính số thóc này! Bây giờ giả sử mỗi lần chuyển 1 đĩa từ cọc này sang cọc kia mất 1 giây. Khi đó thời gian thực hiện bài toán Tháp Hà Nội với n = 64 sẽ bằng: 50 12 164 6464 ≈−=ì= gygyTt )()( tỷ năm. Nếu dùng một máy tính có tốc độ 1 triệu phép toán/giây, thì thời gian chạy máy sẽ bằng : năm000.50 )12( 10 1)64( 61064 6 ' 64 ≈ −=ì= − gygyTt Thật đúng là “đồ bất trị“! Trở lại với thuật toán đệ quy, ta thấy t− duy đệ quy rất ngắn gọn, hiệu quả. Nh−ng vấn đề khó là tạo ra đ−ợc các phần mềm tin học “hiểu” và “thực thi“ đ−ợc các thuật toán đệ quy. Chỉ có các ngôn ngữ lập trình cận đại từ Pascal và C trở lên mới có khả năng này. Sau đây là một ch−ơng trình đệ quy giải bài toán tháp Hà nội, viết bằng ngôn ngữ Pascal: PROGRAM TOWER_HANOI Var n: integer; PROCEDURE HANOI (n, c1, c2, c3: integer); BEGIN 12 IF n = 1 THEN WRITE LN(c1, ‘ → ‘, c2) ELSE BEGIN HANOI (n-1, c1, c3, c2); HANOI (1, c1, c2, c3); HANOI (n-1, c3, c2, c1); END; END; ------------------------------------------------ BEGIN WRITE (‘n = ‘); READ LN (n); CALL HANOI (n, 1, 2, 3); END. Ch−ơng trình thật đơn giản, trong sáng và ngắn gọn đến bất ngờ ! Bạn hãy chạy ch−ơng trình, chẳng hạn với n = 4, sau T(4) = 15124 =− b−ớc sẽ cho ra kết quả sau đây: 1 → 3 2 → 3 2 → 1 1 → 2 1 → 3 3 → 2 3 → 2 1 → 2 1 → 3 1 → 3 3 → 2 1 → 2 2 → 1 3 → 1 3 → 2 Bài toán tháp Hà Nội thực là một bài toán hóc búa! Nguyễn Xuân Tấn* đã viết nh− vậy ở cuối bài viết của mình. Nh−ng cũng chính xuất phát từ một loạt các bài toán hóc búa nh− vậy, trong đó có bài toán Tháp Hà Nội, một lý thuyết mới đã nẩy sinh và phát triển ở biên giới của toán học và tin học, đó là lý thuyết Độ phức tạp tính toán. Ng−ợc lại, từ những thành tựu của lý thuyết Độ phức tạp tính toán nhìn lại bài toán Tháp Hà Nội, ta cảm thấy yên tâm vì đã lý giải đ−ợc bản chất "tính hóc búa " của bài toán là nằm ở tính đệ quy và tính bất trị của bài toán. ---------------------------- * Nguyễn Xuân Tấn, Bài toán Tháp Hà Nội, một bài toán đố hóc búa hơn một trăm năm nay, TT Toán học, Tập 6, số 1(2002) 2-4. T nhanh T chậm (ε, c là các hằng số, với 0 < ε < 1 < c) (Hình 2) Bảng 3 lg2n n nlg2n n 2 n3 2n 0 1 0 1 1 2 1 2 2 4 8 4 2 4 8 16 64 16 3 8 24 64 512 256 4 16 64 256 4096 65536 5 32 160 1024 32768 2147483648 nccnnncnncnnnnc loglogloglog ε 13 Danh sách các nghiên cứu sinh bảo vệ trong n−ớc đến tháng 8/2001 Đã đ−ợc cấp bằng tiến sĩ vào tháng 9 và tháng 12/2001 Tt Họ và tên NCS Cơ quan công tác Ngày bảo vệ Cơ sở đào tạo Tên đề tài luận án Chuyên ngành Ng−ời h−ớng dẫn khoa học 1 Nguyễn Ngọc Anh ĐHSP HN 2 20/12/2000 Viện KHGD ứng dụng phép tính vi phân (phần đạo hàm) để giải các bài tập cực trị có nội dung liên môn và thực tế trong dạy toán lớp 12 trung học phổ thông. 5.07.02 - Ph−ơng pháp giảng dạy toán PGS. TS. Ngô Hữu Dũng và PGS. TS. Trần Kiều 2 Đinh Thanh Đức ĐHSP Quy Nhơn 30/11/2000 Viện Toán học Một số vấn đề của lí thuyết biến đổi tích phân. 1.01.07 - Toán học tính toán PGS. TSKH. Vũ Kim Tuấn 3 Nguyễn Lan Ph−ơng CĐSP Phú Thọ 28/12/2000 Viện KHGD Cải tiến ph−ơng pháp dạy học toán với yêu cầu tích cực hoá hoạt động học tập theo h−ớng giúp học sinh phát hiện và giải quyết vấn đề (qua phần giảng dạy "Quan hệ vuông góc trong không gian" lớp 11 trung học phổ thông). 5.07.02 - Ph−ơng pháp giảng dạy toán, PGS. TS. Trần Kiều 3 Phạm Hữu Anh Ngọc ĐHSP - Đại học Huế 28/02/2001 Viện Toán học Một số bài toán về tính ổn định vững của các hệ động lực. 1.01.01 - Toán giải tích GS. TSKH. Nguyễn Khoa Sơn và TS. Tr−ơng Xuân Đức Hà 4 Nguyễn Văn Toản ĐH Khoa học - Đại học Huế 15/03/2001 Viện Toán học Về dáng điệu tiệm cận của −ớc l−ợng Boostrap với cỡ mẫu ngẫu nhiên. 1.01.04 - Lí thuyết xác suất và thống kê toán học GS. TS. Tràn Mạnh Tuấn và TS. Trần Hùng Thao 14 5 Trần Tín Kiệt ĐHSP Quy Nhơn 19/01/2001 Viện Toán học Một số tính chất định tính các hệ động lực vô hạn chiều. 1.01.01 - Toán giải tích PGS. TSKH. Vũ Ngọc Phát, và PGS. TS. Phan Huy Khải 6 Phạm Quang Trung Viện Kiểm sát nhân dân tối cao 27/02/2001 Đại học Bách khoa Hà Nội Thiết kế và cài đặt hệ cơ sở dữ liệu trên cơ sở phân tích và chuẩn hoá. 1.01.10 - Đảm bảo toán học cho máy tính và hệ thống tính toán. PGS. TS. Nguyễn Xuân Huy và PGS. TS. Đỗ Xuân Lôi 7 Mai Quý Năm ĐHSP Quy Nhơn 23/02/2001 ĐHSPHN Về CS-mô đun và một số ứng dụng vào khảo sát cấu trúc vành. 1.01.03 - Đại số và lí thuyết số GS. TSKH. Đinh Văn Huỳnh và TS. Nguyễn Tiến Quang 8 Nguyễn Ngọc Hải ĐHSP - Đại học Huế 24/04/2001 Viện Toán học Một số tính chất của hàm γ- lồi và γ-d−ới vi phân. 1.01.01 - Toán giải tích GS. TS. Hoàng Xuân Phú 9 Trần Tuấn Nam Tr−ờng Dự bị đại học dân tộc TW Nha Trang 05/04/2001 Viện Toán học Về đồng điều địa ph−ơng của compăc tuyến tính. 1.01.03 - Đại số và lí thuyết số PGS. TSKH. Nguyễn Tự C−ờng 10 Phan Nhật Tĩnh ĐH Khoa học - Đại học Huế 10/04/2001 Viện Toán học Hàm vectơ lồi và một số ứng dụng. 1.01.09 - Vận trù học PGS. TSKH. Nguyễn Xuân Tấn, và PGS. TSKH. Đinh Thế Lục 11 Lê Thị Thanh Nhàn ĐHSP - Đại học Thái Nguyên 22/05/2001 Viện Toán học Về cấu trúc một số lớp môđun compắc tuyến tính trên vành giao hoán. 1.01.03 - Đại số và lí thuyết số PGS. TSKH. Nguyễn Tự C−ờng 12 Phạm Ngọc Bội ĐHSP Vinh 28/04/2001 ĐHSP Vinh Về sự tiệm cận của nghiệm ph−ơng trình vi phân tuyến tính và ph−ơng trình sai phân tuyến tính trong không gian Banach. 1.01.01 - Toán giải tích PGS. TS. Nguyễn Thế Hoàn và GS. TSKH. Trần Văn Nhung 13 Nguyễn Đình Bình ĐH Bách khoa HN 23/04/2001 ĐH Bách khoa HN Một số bài toán biên tự do ẩn đối với ph−ơng trình truyền nhiệt. 1.01.02 - Ph−ơng trình vi GS. TS. Nguyễn Đình Trí và TS. Phan Hữu Sắn 15 phân và tích phân 14 Nguyễn Thị Bạch Kim Viện Khoa học thuỷ lợi 10/05/2001 Viện Toán học Ph−ơng pháp nón pháp tuyến và bài toán quy hoạch tuyến tính đa mục tiêu. 1.01.09 - Vận trù học PGS. TSKH. Đinh Thế Lục và PGS. TSKH. Lê Dũng M−u 15 Trần Thị Lan Anh Viện Toán học 08/05/2001 Viện Toán học Điểm bất động chung của các ánh xạ và ứng dụng. 1.01.07 - Toán học tính toán GS. TSKH. Nguyễn Minh Ch−ơng 16 Trần Việt H−ng Cty Điện toán và truyền số liệu B−u điện 04/06/2001 ĐH Bách khoa Hà Nội Nghiên cứu đánh giá độ tin cậy mạng và thể nghiệm trên mạng truyền số liệu quốc gia. 1.01.07 - Toán học tính toán PGS. TS. Nguyễn Thúc Hải 17 Phùng Văn ổn ĐH Hàng hải 18/05/2001 ĐH Khoa học tự nhiên - ĐHQGHN Nghiên cứu một số lớp siêu ngôn ngữ. 1.01.10 - Đảm bảo toán học cho máy tính và hệ thống tính toán PGS. TS. Đặng Huy Ruận 18 Tạ Thị Hoài An ĐHSP Vinh 19/6/2001 ĐHSP Vinh Về tập xác định duy nhất và đa thức duy nhất cho các hàm phân hình. 1.01.03 - Đại số và lí thuyết số GS. TSKH. Hà Huy Khoái 19 Nguyễn Tấn Hoà CĐSP Gia Lai 02/07/2001 ĐHKH tự nhiên -ĐHQG Hà Nội Một số vấn đề về đặc tr−ng hoá các ph−ơng trình tích phân kì dị. 1.01.01 - Toán giải tích GS. TSKH. Nguyễn Văn Mậu 20 Nguyễn Thị Hồng Minh ĐHKH tự nhiên - ĐHQG Hà Nội 29/8/2001 ĐHKH tự nhiên - ĐHQG Hà Nội Một số thuật toán giải số hệ ph−ơng trình vi phân trên siêu máy tính. 1.01.10 - Đảm báo toán học cho máy tính và hệ thống tính toán PGS. TSKH. Nguyễn Hữu Công 16 Thông báo hội nghị INTERNATIONAL CONFERENCE ON HIGH PERFORMANCE SCIENTIFIC COMPUTING Modelling, Simulation and Optimization of Complex Processes March 10-14, 2003, Institute of Mathematics, NCST, Hanoi TOPICS: • mathematical modelling • numerical simulation • methods for optimization and control • parallel computing: architectures, algorithms, tools, environment • symbolic computing • software development • applications of scientific computing in: - physics, mechanics, chemistry, and biology - environmental and hydrology problems - transport, logistics and site location - communication networks, production scheduling - industrial and commercial problems The conference is organized jointly by: • Institute of Mathematics, Vietnam NCST • SFB 359 "Reactive Flows, Transport and Diffusion", Heidelberg • Ho Chi Minh City University of Technology • Interdisciplinary Center for Scientific Computing
File đính kèm:
tap_chi_thong_tin_toan_hoc_tap_6_so_2_thang_8_nam_2002.pdf