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外洗牌


外洗牌,也称为完美洗牌 (Golomb 1961),是一种 riffle shuffle,其中牌堆的上半部分放在右手,然后牌从右手和左手交替插入。换句话说,对一副 2n 张牌进行外洗牌会将底部 n 张牌与顶部 n 张牌分开,并将它们精确地交错,最底部的牌仍然在最底部 (Golomb 1961)。

使用外洗牌,最初排列为 1 2 3 4 5 6 7 8 的牌堆将变为 1 5 2 6 3 7 4 8。一副 52 张牌经过外洗牌后的顺序由 1, 27, 2, 28, 3, 29, ... 给出(OEIS A059953)。

n-1 是素数时,对外洗牌偶数 n 张牌 n-2 次会导致原始顺序 (Conway and Guy 1996)。

n=2, 4, ... 张牌的牌堆恢复到原始顺序所需的外洗牌次数为 1, 2, 4, 3, 6, 10, 12, 4, 8, 18, 6, 11, ... (OEIS A002326),这仅仅是 2 的 乘法阶 (mod n-1)。例如,一副 52 张牌在经过八次外洗牌后会恢复到原始状态,因为 2^8=1 (mod 51) (Golomb 1961)。将 2n 张牌的牌堆恢复到原始状态需要 1, 2, 3, ... 次外洗牌的最小牌数是 1, 2, 4, 3, 16, 5, 64, 9, 37, 6, ... (OEIS A114894)。

Gale (1992) 考虑了对无限牌堆进行外洗牌。取一副标记为 1, 2, 3, 4, 5, 6, ... 的无限牌堆。在步骤 n,拿起顶部的 n 张牌,并将它们与接下来的 n 张牌交错。这称为完美 n-洗牌。例如,在第二步之后,我们得到 3, 2, 4, 1, 5, 6, 7, ...。对于第三步,拿起 3, 2, 4 并将它们洗入,得到 1, 3, 5, 2, 6, 4, 7, 8, 9, ...。迭代这个过程。据推测,最终每个数字都会出现在牌堆的顶部。

在第 n 步时,牌堆顶部的牌是 1, 2, 3, 1, 6, 5, 9, 1, 4, 2, 16, 10, 12, ... (OEIS A035485)。牌 n 首次出现在牌堆顶部的步骤由 0, 1, 2, 8, 5, 4, 78, 37, ... 给出 (OEIS A035490)。第一次洗牌后第一张牌的位置是 1, 2, 4, 1, 2, 4, 8, 1, 2, 4, 8, 16, 7, 14, 28, ... (OEIS A035492)。新牌首次出现在顶部的顺序是 1, 2, 3, 6, 5, 9, 4, 16, 10, ... (OEIS A035493)。记录中新的高牌首次出现在顶部的顺序是 1, 2, 3, 6, 9, 16, ... (OEIS A035494)。


参见

内洗牌, Kimberling 序列, Riffle 洗牌, 洗牌

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参考文献

Conway, J. H. 和 Guy, R. K. "Fractions Cycle into Decimals." In The Book of Numbers. New York: Springer-Verlag, pp. 163-165, 1996.Gale, D. "Mathematical Entertainments: Careful Card-Shuffling and Cutting Can Create Chaos." Math. Intell. 14, 54-56, 1992.Gale, D. Tracking the Automatic Ant and Other Mathematical Explorations, A Collection of Mathematical Entertainments Columns from The Mathematical Intelligencer. New York: Springer-Verlag, 1998.Golomb, S. W. "Permutations by Cutting and Shuffling." SIAM Rev. 3, 293-297, 1961.Sloane, N. J. A. 序列 A002326/M0936, A035485, A035490, A035492, A035493, A035494, A059953, 和 A114894 在 "整数序列在线百科全书" 中。

在 Wolfram|Alpha 上引用

外洗牌

引用为

Weisstein, Eric W. "Out-Shuffle." 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/Out-Shuffle.html

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