12小球称重问题

这是一个经典的智力题,通过无砝码的天平,利用三次称重找出12个外表相同但一个重量不同的小球。首先将球分为三组,通过比较两组的重量来定位次品所在的组或直接确定次品。然后根据情况进行不同组合的称重,最终确定次品及其重量偏差。

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题目:
已知有12个小球,一样的形状和外观,其中有一个是次品,现在给你一个无砝码的天平,称三次,

把这个次品找出来,并且求出这个次品相对真品是偏重还是偏轻?

解答:
首先把小球分成三堆,每堆四个。
      

    A:(1,2,3,4)
 
   B:(5,6,7,8)
 
   C:(9,10,11,12)
情况 一:
1 第一称重
随便拿出两堆来称, 这里不妨假设拿出A和B
                                  
           
A(1,2,3,4)------------------------ B(5,6,7,8)

结果有两种可能性,第一种A和B相等,第二种A和B不相等。
对于第一种AB相等的情况。
那么C中肯定有一个次品了。接下来做第二次称重。
   从AB中随便拿三个,从C中也随便拿三个
       D(1,2,3)---------------  E(9,10,11)
第二次称重也有两种可能。
2.1 如果还是相等的话
        那么剩下12就是次品。
      

在C语言中,我们可以使用递归或者循环的方式模拟这个过程。这里以递归为例来展示解决方案: ```c #include <stdio.h> int findLightBall(int balls[], int n, int weighings) { // 第一次称量 if (weighings == 0 || n <= 3) { for (int i = 0; i < n; i++) { if (balls[i] < balls[0]) return i + 1; } return 1; // 假设第一个球是最轻的,因为没有其他选择 } // 分割成三份 int mid = n / 3; int left[3], right[3]; for (int i = 0; i < mid; i++) { left[i] = balls[i]; } for (int i = mid; i < 2 * mid; i++) { right[i - mid] = balls[i]; } // 第二次称量 int lighterSide; if (weigh(left, right, 1)) { // 左边重 lighterSide = 1; } else { // 右边重 lighterSide = 2; } // 第三次称量 int lightBallIndex = findLightBall(weighs[left[mid]], 3, weighings - 1); if (lighterSide == 1) return lightBallIndex + 1; else return lightBallIndex + mid + 1; } // 递归函数,传入已分割的球数组和当前层数 int weighs(int arr[], int n, int depth) { // 实际测量,这里是假定arr[n-1]是最轻的球 if (depth == 0) return 1; // 表示左边较轻 return n % 2 ? 0 : 1; // 假设偶数次称量时右边是轻球 } int main() { int balls[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}; int n = sizeof(balls) / sizeof(balls[0]); printf("The index of the light ball is: %d\n", findLightBall(balls, n, 3)); return 0; } ``` 这个程序假设每次称重的结果都是随机的,实际上需要替换为实际的比较操作。注意,这是一个简化的例子,实际应用中需要处理更多的边界条件和错误检查。
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