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什么是Golomb统治者?

在数学中,术语“Golomb Ruler”指的是一组非负整数,因此该组中没有两对不同的数字具有相同的差异。从概念上讲,这类似于一把尺子,它的构造方式是没有两对标记测量相同的距离。最佳Golomb标尺(OGR)是给定标记数的最短Golomb-标尺。然而,随着分数的增加,查找(和证明)OGR变得越来越困难,正是由于这个原因,我们求助于网络来帮助查找分数超过24分的OGR。

哥伦布统治者以其名字命名Solomon W.Golomb博士他是一位数学教授,对组合分析、数论、编码理论和通信特别感兴趣。Golomb博士还对数学游戏和谜题感兴趣,曾为《科学美国人》“数学游戏”的许多专栏撰稿。OGR有许多应用,包括X射线结晶学和射电天文学的传感器放置。Golomb标尺也可以在组合学、编码理论和通信中发挥重要作用,Golobm博士是第一个分析它们用于这些领域的人之一。

Golomb标尺是一种沿着一条线放置标记的方法,以便每对标记测量一个唯一的线性距离。这是一把带有五个标记的Golomb尺子:

| |     |         |   |0 1     4         9   11

标记下方的数字是与左边缘的距离。这把尺子的长度是11,它恰好是两把最短的有五个标记的尺子之一。另一把尺子在位置0、3、4、9和11处有标记。(这两个标尺的镜像,即0、2、7、10、11和0、2,7、8、11,也是最佳的Golomb标尺。通常只提到每个镜像对中的一个。)

您可以通过写出所有标记对及其各自距离的表来检查上述标尺是否确实是Golomb:

标记1 标记2 距离
0 1 1
0 4 4
0 9 9
0 11 11
1 4
1 9 8
1 11 10
4 9 5
4 11 7
9 11 2

请注意,第三列中没有重复的距离。也没有距离6,但这没关系,因为Golomb统治者不必测量每个距离,只有不同的距离。

“优化”Golomb标尺的目的是使其尽可能短,同时不重复任何测量距离。上面的两个5标记标尺是最佳的。

Golomb标尺的特点通常是它们的差异,而不是上图中的绝对距离。所以上面的标尺应该是1-3-5-2(有时写为0-1-3-5-2,但前导的零经常会掉下来)。

例如,当前最著名的21标记标尺如下:

2-22-32-21-5-1-12-34-15-35-7-9-60-10-20-8-3-14-19-4

詹姆斯·希勒(James B.Shearer)编制了一份最著名的高达150马克的Golomb尺子。如果你在比较标尺,请注意詹姆斯页面上列出的21标记标尺是上面标尺的镜像。

不幸的是,随着分数的增加,搜索OGR变得更加困难(类似于数学家所称的“Np完成”问题……比如臭名昭著的Traveling Salesman优化)。

与OGR相关的一般链接

其他硬拷贝OGR研究参考

  • J.P.Robinson和A.J.Bernstein,“一类具有有限错误传播的二进制递归码”,IEEE Trans。通知。《理论》,第IT-13卷,第1期,第106-113页,1967年。
  • M.D.Atkinson、N.Santoro和J.Urrutia,“具有不同和和差的整数集以及非线性中继器的载波频率分配”,IEEE通信事务,第Com-34卷,第6期,第614-617页,1986年6月。
  • A.W.Lam和D.V.Sarwate,“最佳跳时模式”,IEEE通讯汇刊,第36卷,第3期,第380-382页,1988年3月。
  • A.Dollas、W.T.Rankin和D.McCracken在《IEEE信息理论汇刊》(1998年1月,第44卷,第01期)中发表了“Golomb标尺推导和19标记标尺证明的新算法”。