Тип 23 № 27307 
Оператор присваивания и ветвления. Перебор вариантов, построение дерева. Количество программ с обязательным и избегаемым этапами
i
Исполнитель РазДва преобразует число на экране. У исполнителя есть две команды, которым присвоены номера:
1. Прибавить 1.
2. Умножить на 2.
Первая команда увеличивает число на экране на 1, вторая умножает его на 2. Программа для исполнителя РазДва — это последовательность команд.
Сколько существует программ, которые преобразуют исходное число 3 в число 62, и при этом траектория вычислений содержит число 14 и не содержит числа 59?
Траектория вычислений — это последовательность результатов выполнения всех команд программы. Например, для программы 212 при исходном числе 4 траектория будет состоять из чисел 8, 9, 18.
Решение. Искомое количество программ равно количеству программ, получающих из числа 3 число 62. Траектория вычислений не должна содержать число 59 и должна содержать число 14.
Пусть R(n) — количество программ, которые число 3 преобразуют в число n.
Верно следующее соотношение:
R(n) = R(n – 1) + R(n : 2) (если n чётно и больше трёх).
R(3) = 1;
R(4) = 1;
R(5) = 1;
R(6) = 2;
R(7) = 2;
R(8) = 3;
R(9) = 3;
R(10) = 4;
R(11) = 4;
R(12) = 6;
R(13) = 6;
R(14) = 8;
R(15) = 8;
...
R(27) = 8;
R(28) = 16;
R(29) = 16;
R(30) = 24;
R(31) = 24;
...
R(60) = 24;
R(61) = 24;
R(62) = 48.
Рассматривать количество программ, получающих числа от 31 до 60, можно не рассматривать, поскольку траектория вычислений не должна содержать число 59. Таким образом, количество программ, удовлетворяющих условию задачи, равно 48.
Ответ: 48.
Приведем другое решение.
Количество программ, преобразующих число 3 в число 62 таким образом, что траектория вычислений содержит число 14, равно произведению количества программ, преобразующих число 3 в число 14, и количества программ, преобразующих число 14 в число 62.
Найдем количество программ, преобразующих число 3 в число 14:
Верно следующее соотношение:
R(n) = R(n – 1) + R(n : 2) (если n чётно и больше трёх).
R(3) = 1;
R(4) = 1;
R(5) = 1;
R(6) = 2;
R(7) = 2;
R(8) = 3;
R(9) = 3;
R(10) = 4;
R(11) = 4;
R(12) = 6;
R(13) = 6;
R(14) = 8.
Найдем количество программ, преобразующих число 14 в число 62. При этом по условию траектория вычислений не должна содержать число 59, поэтому траектория вычислений должна содержать команду умножения на 2, в результате которой получится число 60 или 62. Это следующие программы:
211211;
21112;
12211;
1212;
1...1(до получения числа 30)211;
1...1(до получения числа 30)12.
Следовательно, количество программ, преобразующих число 14 в число 62 так, чтобы траектория вычислений не содержала число 59, равно 6.
Тогда количество программ, преобразующих число 3 в число 62 так, чтобы траектория вычислений содержала число 14 и не содержала число 59, равно 8 · 6 = 48.
Приведём другое решение на языке Python.
def f(x, y):
if x > y or x == 59:
return 0
if x == y:
return 1
else:
return f(x + 1, y) + f(x * 2, y)
print(f(3, 14) * f(14, 62))
Ответ: 48