Hampton Court 迷阵之谜

请看有趣的英国伦敦的 Hampton Court 迷阵实图图 1。

图中 A 为进出口,黑线表示篱笆,白的空隙表示通路。迷阵的中央 Q 处有两根高柱,柱下备有椅子,可供游人休息。你能否从 A 点进去,然后再从A 点出来呢?也许读者认为这一迷阵并不复杂但倘若人身临其境,也难免要东西碰壁,左右受阻,陷于迷津!

那么,迷宫之“谜”的谜底何在呢?让我们如同上节中七桥问题那样, 我们把该迷阵中所有的通路都用弧线表示出来,便能得到右图样的脉络。

现在的问题是:如何从 A 点出发走到迷宫的中心 Q;或从 Q 点回到入口处 A?只是,从 A 到 Q 的通路,并不像图 2 那么笔直,实际上是弯弯曲曲回回转转的。走的时候,稍不小心便会进入死胡同,或者在某范围打转转,甚至于走回头路!

不过,有一种情况似乎例外,即迷宫的网络可以由“一笔画”沟通。这时只要不走重复的路,就一定能顺利走出迷宫!这无疑等于解决了迷宫问题。然而,倘若迷宫真是如同上述那样,其本身也就失去了“迷”的含义。

在 Hampton 迷阵中,它的脉络中除 F 点外,几乎全是奇点。因而,不要说一笔画,即使五、六笔画也难以沟通整个脉络!

然而,我们并没有因此而“山穷水尽”。因为任何一个脉络都可以通过在奇点间添加弧线的办法,使它变成“一笔画”的图形。这是由于在奇点间添加一条弧线,可以一下子使脉络的奇点个数减少两个!

图 3 是把 Hampton 迷阵脉络的奇点两两连接起来,所得新脉络的奇点已经只剩两个,因而可以用一笔画画出。

上述方法表明:要想走出迷宫,只须在岔道口做上记号,并对某些线路作必要的重复。这样,纵然我们多走了些路,却能稳当地走出迷宫!

最后我们补充一点:即网络的奇点必定成双。这是图论中最早的一个定理,也是由欧拉发现的。

证明很简单:我们可以设想如同左图那样,拆去原来网络中的某条弧线。这样一来,要么奇点增加两个,偶点减少两个;要么偶点增加两个,奇点减少两个;要么奇偶点不增也不减,除此之外别无第四种可能!所有上述情形,

网络奇点数目的奇偶性都不会改变。如此这般,我们可以把网络中的弧线一条又一条地拆去,直至最后只剩下一条弧线为止。这时奇点数目明显为 2, 从而推出原网络的奇点数目一定为偶数。