小球钟的解题报告
   
                           福建师大附中 李翼

[问题描述]
  给出小球钟的运作规则,给出启动时刻的小球个数,求小球重新全部回到原来位置的周期。

[分析]
  该题是典型的模拟题。按常规思想:逐分钟地模拟小球钟的运作,直至钟底部的小球队列重又回到初始状态时为止。这期间流逝的天数即为小球钟的运作周期。但这样全部模拟基本上无法在规定的时间内出解,必须做一些改进。
  于是,我们想到通过模拟出每个小球回到原来位置上所需的天数,然后求它们的最小公倍数。但是,如果仍是单纯的模拟,速度仍然很慢。
  我们可以先模拟小球钟最先24小时的运行情况,得到一天后的钟底部的新小球队列。有了这个条件后,我们可以在两次的钟底部小球队列间建立起一种置换。
  设初始时,钟底部的小球编号依次是:1, 2, 3, ..., n。一天后,钟底部的小球编号依次是:
  则我们可以建立这样的置换:
               
  注意到小球钟的运作规则保证了上述置换是不变的,就可以计算出小球钟运行48小时后,72小时后,……,钟底部的小球队列情况,直至队列情况重新是1, 2, 3,…, n。
  这样,在求得以上置换的基础上,我们可以求每一个小球回到原位置的周期,然后求它们的最小公倍数即可。

   

 
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