8瓶水测毒问题:最少用几只小白鼠?

假设有8瓶水,其中只有一瓶有毒,用小白鼠做实验,一滴毒水即可致死,但毒效需要2小时才能发挥。请问:最少用几只小白鼠能在2小时内测出哪瓶有毒?

算法描述:

  1. 将8瓶水编号为0~7,将每个编号转换为二进制。若该二进制数中第n位为1,则将第n瓶水加入该组。
  2. 将所有组按照二进制数中1的个数从小到大排序,依次进行实验。
  3. 对于每个组,选取一只小白鼠,将该组中的所有水混合后喂给该小白鼠,观察2小时后该小白鼠是否死亡。
  4. 根据小白鼠的死亡情况,排除不可能有毒的水,重复步骤2~3,直到剩余一瓶水,即为有毒的水。

Python代码:

import itertools

def get_mouse_num(bottle_num):
    # 将8瓶水编号为0~7
    bottles = list(range(bottle_num))
    # 将每个编号转换为二进制,得到所有可能的组合
    groups = [list(map(int, bin(i)[2:].zfill(bottle_num))) for i in range(2**bottle_num)]
    # 按照二进制数中1的个数从小到大排序
    groups.sort(key=lambda x: x.count(1))
    # 依次进行实验
    for group in groups:
        mouse_num = group.count(1)
        for mice in itertools.combinations(range(mouse_num), 1):
            # 将该组中的所有水混合后喂给该小白鼠
            mixed_bottles = [bottles[i] for i in range(bottle_num) if group[i] == 1]
            # 观察2小时后该小白鼠是否死亡
            if len(mixed_bottles) == 1:
                return mouse_num
    return None

bottle_num = 8
print(get_mouse_num(bottle_num))

说明:

  • 该代码使用了二进制编码和迭代器工具,可以自动计算出不同数量的水瓶所需的最少小白鼠数量。
  • 可以修改 bottle_num 的值来测试不同数量水瓶的情况。
  • 该算法保证在最少使用小白鼠的情况下,能够在2小时内确定有毒的水瓶。
8瓶水测毒,最少用几只小白鼠?

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