推理游戏

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变态的监狱长

在很远很远的一个国家,有一个变态的监狱长。某一天,他决定拿监狱里的犯人来找点乐子。他找来了监狱里的100名犯人,告诉他们明天要让他们所有人参加一个游戏。

这个游戏的规则是这样的。100个犯人要前后排成一列,每个人可以看到前面所有人的后脑勺。也就是说,排在最后面的人可以看到前面99个人的脑袋,排在第99位的人可以看见前面98个人的脑袋……以此类推,排在第2位的人可以看见一个人的脑袋。

这100个犯人在排好之后,监狱长会把他们的眼睛全都蒙起来,然后给他们每人戴上一顶帽子。帽子可能是蓝色的,也有可能是红色的。红色和蓝色帽子的数量未知。

再接下来,监狱长会把蒙在所有人眼睛上的布取下来,然后从最后一个人开始依次询问每个人,他头上的帽子是什么颜色。

每个人只能回答“红色”或者“蓝色”,回答除此以外的一切答案都会被立刻就地枪决。如果猜对了自己的帽子颜色,那么可以逃过一劫。如果猜错,那么也会被立刻枪决。

幸好,在进行这个残酷的游戏的前一晚,监狱长允许这100名囚犯进行商议。这些囚犯应该怎么做,才能保证最多的人能够活着通过这个游戏呢?他们可以保证至少有几个人活下来呢?

你可以假设每一个人的回答都可以被其他人清楚地听到,每一个人被枪决时的枪声也可以被人听到。

答案:

囚犯们可以事先约好,排在最后一位的人(也是会被最先问到的人)先数一下他看到的所有蓝帽子的数量,如果是奇数就回答蓝色,如果是偶数就回答红色。

当然,在回答完后,这个人有一定几率被枪决,我们姑且把这个不怕死的人叫做烈士吧。然后就到了排在第99位的人,他需要认真地听清楚排在他后面的烈士回答的是蓝色还是红色。我们在这里就假设是蓝色吧,那么他就知道前99个人里,有奇数数量的蓝帽子。接下来,他要数一下他前面的98个人里有几个人带着蓝色帽子。如果是奇数,那么他头上的一定是红帽子。如果是偶数,那么他头上一定是蓝帽子。他回答正确的几率是100%。

接下来就到了排在第98位的人。根据烈士的回答,他也知道前99个人里有奇数数量的蓝帽子。他现在可以看到前97个人的帽子数量,并且他也听到了第99个人的回答。所以,他可以很容易地推理出自己的帽子颜色。

排在第97位的人也一样。他能看到前96个人的帽子情况,也已经听到了第99、第98个人的回答(这两个人的回答是一定正确的)。他也可以根据烈士的回答,推理出自己的帽子颜色。我们可以这样一个个推演到第一个人。对于每一个人来说,在他之前和之后的人的帽子颜色都是已知的,

他只要根据烈士的信息推理出自己帽子的颜色就可以了。

所以,最后的答案是囚犯们可以保证至少99个人能活着玩完这个残酷的游戏。


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调皮的精灵

你在森林里发现了五个神秘的罐子。在罐子中藏着一个精灵,只要把他放出来就可以让他帮你实现一个愿望。但是这个精灵很调皮,他并不想让你那么容易地抓住他。

在一开始,精灵会随机地藏在其中的一个罐子里。每一个晚上,你都可以选择打开任何一个罐子来看看精灵是不是在里面。如果你没有找到精灵,那么在第二天的白天,精灵必须移动到他原先躲藏的罐子旁边的另一个罐子里。你一共可以尝试六个晚上。请问,要怎么样利用这六次机会才能保证最后一定可以抓住精灵呢?

答案:

我们给这五个罐子编上号码,分别是1号到5号:

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首先我们假设精灵一开始藏在偶数号码的罐子里,也就是2号或者4号。我们第一次选2号罐,如果找到了精灵,那么游戏结束。如果没找到精灵,那么说明他一定是藏在4号罐里。根据规则,在第二天,他必须要进行移动。那么,他只有两个选择:3号罐或者5号罐。

我们在第二晚就选择3号罐,如果抓住了他,那很好,游戏结束。如果没抓住他,那么他在这一晚一定是藏在5号罐里。这样一来,他在第三天就只有一个选择了,也就是从5号罐移动到4号罐里。你可以100%确定这一点。

所以在第三晚,我们就选择4号罐,一定能把精灵抓住。到这里,我们已经历尽了精灵第一晚藏在偶数罐里的所有情况。

换句话说,如果精灵第一晚藏在偶数罐里,我们头三晚按照2、3、4的顺序去打开罐子,就一定能抓住精灵。请牢牢记住这个结论。

那如果他第一晚是躲在奇数罐子里呢?不要急,我们来看一下这种情况。如果精灵第一晚藏在奇数罐里,也就是1号、3号或者5号罐里,那么第二天他只能移动到偶数罐里,也就是2号或者4号。第三天,他又只能从偶数罐里移动回奇数罐里。第四天,他又会出现在偶数罐里,确定一定以及肯定。

等等,我们刚才已经得出的那个结论是什么来着?如果精灵第一晚藏在偶数罐里,我们头三晚按照2、3、4的顺序去打开罐子,就一定能抓住精灵。好了,我们从第四晚开始再用一次2、3、4这个顺序打开一次罐子,就一定能够抓住精灵。


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真话神和假话神

在经历了一场冒险之后,你在一座小岛上发现了两扇门。一扇门里面装着宝物,另一扇门里则是一只会把你吃掉的狮子。遗憾的是,你并不知道哪扇门后面是宝物。在门外站着两个神灵,其中一个是真话神,另外一个是假话神。顾名思义,真话神永远说真话,假话神永远说假话。单单从外貌,你无法分辨哪一个是真话神,哪一个是假话神。现在,你可以挑其中的一个神灵问一个问题,他只能回答你“是”或者“不”。你该怎么问,才能知道哪扇门后面是宝物呢?

答案:

你应该随便选一个神灵,然后指着一扇门问:“如果我问另一个神,这扇门是不是宝物门的话,他会回答‘是’吗?”

如果你得到的答案为“是”,那么这扇门就不是宝物门。如果你得到的回答为“不”,那么这扇门就是宝物门。

我们来看一下推演过程。

在你选神灵和门的时候,一共有四种可能性。我们来逐个地看一下。第一种可能,你问了真话神,指了宝物门。真话神会如实告诉你,如果你问另一个神(假话神)的话,另一个神会告诉你“不”,因为假话神要骗你。

第二种可能,你问了真话神,指了狮子门。真话神会如实告诉你,如果你问另外一个神(假话神)的话,另一个神会回答“是”,因为假话神要骗你。

第三种可能,你问了假话神,指了宝物门。假话神知道,如果你问另一个神(真话神)的话,另一个神会回答“是”,但他是假话神,所以他会回答你“不”。

第四种可能,你问了假话神,指了狮子门。假话神知道,如果你问另一个神(真话神)的话,另一个神会回答“不”,但他是假话神,所以他会回答你“是”。总结一下,如果你得到的回答为“是”,那你指的就不是宝物门;如果你得到的回答为“不”,那你指的就是宝物门。这背后的原因很简单,你的问题把一真一假两个神嵌套在了一起,所以不管你怎么问得到的都是假话。那么,你只要按照答案相反的方向去选就对了。


真话神、假话神和随机神

上面那道幼儿园难度的题逻辑学家们肯定是看不上的。专业人士就要表现出专业人士的水平嘛。所以George Boolos教授把这道题修改了一下,成倍地增加了它的难度。

首先,两个神怎么够呢,必须再多加一个神。不仅如此,新增加的这个神是随机神,也就是说他随机地说真话和假话。

这些够难了吗?还不够。这三个神也不能回答“是”或者“不”,而是要回答“da”或者“ja”。da和ja这两个词里,一个代表是,一个代表否。不过,你不知道哪个是哪个。

你可以问三个问题,每次只能问一个神,但可以向同一个神多次提问。请问,你该怎么做才能搞清楚这三个人的身份呢?

这就是Boolos教授1996年发表在论文里的逻辑题。怎么样?是不是已经很难了?但还有人嫌不够难。有逻辑学家后来找到只问两个问题就能确定三个神灵身份的办法。

于是,有逻辑学家又加了一条补充规则,规定神会用他们语言中的“是”和“否”来回答,但你事先不知道这两个词的发音。当然,这名逻辑学家反手就给出了这个加强版的逻辑题的答案。

答案:

这道题的推理过程就不写了,因为实在是太麻烦了。我就简单写个答案,大家感受一下就好。那句话怎么说来着,不要用你的业余爱好去挑战别人的职业。

第一步,问中间的神:“如果我问你左边的是不是随机神,你会回答ja吗?”

如果他回答ja,那么他右边的不是随机神。如果他回答da,那么他左边的不是随机神。

第二步,问那个你已经知道不是随机神的神:“如果我问你是不是真话神,你会说ja吗?”

如果他回答ja的话,那么他是真话神。如果他回答da的话,那么他是假话神。

第三步,问这个你刚刚判明身份的神:“如果我问你中间的神是不是随机神的话,你会说ja吗?”

如果他回答ja,那么中间的神是随机神。如果他回答da,那么另外一边的神是随机神。问题解决。

你发现了什么神奇的事吗?在整个过程中,你都不知道da和ja到底是什么意思,你也不需要知道。

那为什么上面说的那个加强版会更难呢?因为如果你事先不知道da和ja的发音,你就无法在第一个提问中把ja这个字嵌套进去。