All about flooble | fun stuff | Get a free chatterbox | Free JavaScript | Avatars    
perplexus dot info

Home > Just Math
Knight tour in an infinite board (Posted on 2021-04-01) Difficulty: 3 of 5
Written in each square of an infinite chessboard is the minimum number of moves needed for a knight to reach that square from a given square O. A square is called singular if 100 is written in it and 101 is written in all four squares sharing a side with it. How many singular squares are there?

No Solution Yet Submitted by Danish Ahmed Khan    
No Rating

Comments: ( Back to comment list | You must be logged in to post comments.)
Solution computer exploration and solution Comment 2 of 2 |
clc; clearvars
board=zeros(500);
currList=zeros(500,2); nextList=currList;
currCt=1; nextCt=0;

currList(1,1)=1; currList(1,2)=1;

for currVal=0:100
    newVal=currVal+1;
    for point=1:currCt
       x= currList(point,1); 
       y= currList(point,2); 
       newPts=[x+2 y+1;x+1 y+2;x-2 y-1;x-1 y-2;x+2 y-1;x+1 y-2;x-2 y+1;x-1 y+2];
       for i=1:8
          xN=newPts(i,1); yN=newPts(i,2);  
          if xN<1
              xN=reflect(xN);
          end
          if yN<1 
              yN=reflect(yN);
          end
          if board(xN,yN)==0
              board(xN,yN)=newVal;
              nextCt=nextCt+1;
              nextList(nextCt,:)=[xN,yN];
          end
       end
    end
    currCt=nextCt;
    currList=nextList;
end

% Now report the state that is constructed above:

for lower=3:100
    d=repmat('.',204);
    upper=lower+1;
    ct=0; ct2=0;
for x=1:300
    for y=1:300
      if board(x,y)==lower
          if x==1
              if board(x+1,y)==upper && board(x,y-1)==upper && board(x,y+1)==upper
                  ct=ct+2;
           %       disp([x y])
                  d(x,y)='+';
              end
           else
              if y==1
                  if board(x+1,y)==upper && board(x-1,y)==upper && board(x,y+1)==upper
                     ct=ct+2;
           %          disp([x y])
                     d(x,y)='+';
                  end
              else
                  if board(x+1,y)==upper && board(x-1,y)==upper && board(x,y+1)==upper && board(x,y-1)==upper
                     ct=ct+4; 
           %          disp([x y])
                     d(x,y)='+';
                  else
                      if x==1 || y==1
                          ct2=ct2+2;
                      else
                          ct2=ct2+4;
                      end    
                      d(x,y)='-';
                  end
              end
          end
        end
    end
end
 disp([lower upper ct ct2 ct+ct2])
 if lower==50
     d
 end
end
 

function r=reflect(x)
  r=2-x;
end

the reflect function takes into consideration that MATLAB arrays, being matrices, are numbered starting at 1,1; there is no row 0 or column 0.

To show the board was populated correctly, the portion near the origin is shown here (The upper left corner is the origin; only the lower right quatrant is shown, along with its bounding "axes"; the other quadrants are of course symmetric). The origin shows a 2 as an artifact of zero representing an empty square available for occupation as well as the zero step at which it was occupied originally, and after 1 move was eligible for re-occupation by the knight, even though it was occupied at round zero.

>> board(1:20,1:20)
ans =
  
  2  3  2  3  2  3  4  5  4  5  6  7  6  7  8  9  8  9 10 11
  3  2  1  2  3  4  3  4  5  6  5  6  7  8  7  8  9 10  9 10
  2  1  4  3  2  3  4  5  4  5  6  7  6  7  8  9  8  9 10 11
  3  2  3  2  3  4  3  4  5  6  5  6  7  8  7  8  9 10  9 10
  2  3  2  3  4  3  4  5  4  5  6  7  6  7  8  9  8  9 10 11
  3  4  3  4  3  4  5  4  5  6  5  6  7  8  7  8  9 10  9 10
  4  3  4  3  4  5  4  5  6  5  6  7  6  7  8  9  8  9 10 11
  5  4  5  4  5  4  5  6  5  6  7  6  7  8  7  8  9 10  9 10
  4  5  4  5  4  5  6  5  6  7  6  7  8  7  8  9  8  9 10 11
  5  6  5  6  5  6  5  6  7  6  7  8  7  8  9  8  9 10  9 10
  6  5  6  5  6  5  6  7  6  7  8  7  8  9  8  9 10  9 10 11
  7  6  7  6  7  6  7  6  7  8  7  8  9  8  9 10  9 10 11 10
  6  7  6  7  6  7  6  7  8  7  8  9  8  9 10  9 10 11 10 11
  7  8  7  8  7  8  7  8  7  8  9  8  9 10  9 10 11 10 11 12
  8  7  8  7  8  7  8  7  8  9  8  9 10  9 10 11 10 11 12 11
  9  8  9  8  9  8  9  8  9  8  9 10  9 10 11 10 11 12 11 12
  8  9  8  9  8  9  8  9  8  9 10  9 10 11 10 11 12 11 12 13
  9 10  9 10  9 10  9 10  9 10  9 10 11 10 11 12 11 12 13 12
 10  9 10  9 10  9 10  9 10  9 10 11 10 11 12 11 12 13 12 13
 11 10 11 10 11 10 11 10 11 10 11 10 11 12 11 12 13 12 13 14

 

For various number of moves, surrounded by the next higher required number of moves, the answer is always 8*n, so for n=100, the answer is 800.


               # n    # n          total
              among   not            n
     n    n+1  n+1  surrounded   

     3     4    24     32             56
     4     5    32     60             92
     5     6    40     72            112
     6     7    48     96            144
     7     8    56    112            168
     8     9    64    136            200
     9    10    72    152            224
    10    11    80    176            256
    11    12    88    192            280
    12    13    96    216            312
    13    14   104    232            336
    14    15   112    256            368
    15    16   120    272            392
    16    17   128    296            424
    17    18   136    312            448
    18    19   144    336            480
    19    20   152    352            504
    20    21   160    376            536
    21    22   168    392            560
    22    23   176    416            592
    23    24   184    432            616
    24    25   192    456            648
    25    26   200    472            672
    26    27   208    496            704
    27    28   216    512            728
    28    29   224    536            760
    29    30   232    552            784
    30    31   240    576            816
    31    32   248    592            840
    32    33   256    616            872
    33    34   264    632            896
    34    35   272    656            928
    35    36   280    672            952
    36    37   288    696            984
    37    38   296    712           1008
    38    39   304    736           1040
    39    40   312    752           1064
    40    41   320    776           1096
    41    42   328    792           1120
    42    43   336    816           1152
    43    44   344    832           1176
    44    45   352    856           1208
    45    46   360    872           1232
    46    47   368    896           1264
    47    48   376    912           1288
    48    49   384    936           1320
    49    50   392    952           1344
    50    51   400    976           1376
    51    52   408    992           1400
    52    53   416   1016           1432
    53    54   424   1032           1456
    54    55   432   1056           1488
    55    56   440   1072           1512
    56    57   448   1096           1544
    57    58   456   1112           1568
    58    59   464   1136           1600
    59    60   472   1152           1624
    60    61   480   1176           1656
    61    62   488   1192           1680
    62    63   496   1216           1712
    63    64   504   1232           1736
    64    65   512   1256           1768
    65    66   520   1272           1792
    66    67   528   1296           1824
    67    68   536   1312           1848
    68    69   544   1336           1880
    69    70   552   1352           1904
    70    71   560   1376           1936
    71    72   568   1392           1960
    72    73   576   1416           1992
    73    74   584   1432           2016
    74    75   592   1456           2048
    75    76   600   1472           2072
    76    77   608   1496           2104
    77    78   616   1512           2128
    78    79   624   1536           2160
    79    80   632   1552           2184
    80    81   640   1576           2216
    81    82   648   1592           2240
    82    83   656   1616           2272
    83    84   664   1632           2296
    84    85   672   1656           2328
    85    86   680   1672           2352
    86    87   688   1696           2384
    87    88   696   1712           2408
    88    89   704   1736           2440
    89    90   712   1752           2464
    90    91   720   1776           2496
    91    92   728   1792           2520
    92    93   736   1816           2552
    93    94   744   1832           2576
    94    95   752   1856           2608
    95    96   760   1872           2632
    96    97   768   1896           2664
    97    98   776   1912           2688
    98    99   784   1936           2720
    99   100   792   1952           2744
   100   101   800   1976           2776

In order to fit easily on the perplexus frame, the case of 50 surrounded by 51's is shown:

+ represents 50 surrounded by 51's
- represents 50 not fully surrounded by 51's (perhaps partially so)
. neither 50 or 51

    '....................................................................................................+...
    '.................................................................................................-.-....
    '..................................................................................................-.+...
    '.................................................................................................-.-....
    '..................................................................................................-.+...
    '.................................................................................................-.-....
    '..................................................................................................-.+...
    '.................................................................................................-.-....
    '..................................................................................................-.+...
    '.................................................................................................-.-....
    '..................................................................................................-.+...
    '.................................................................................................-.-....
    '..................................................................................................-.+...
    '.................................................................................................-.-....
    '..................................................................................................-.+...
    '.................................................................................................-.-....
    '..................................................................................................-.+...
    '.................................................................................................-.-....
    '..................................................................................................-.+...
    '.................................................................................................-.-....
    '..................................................................................................-.+...
    '.................................................................................................-.-....
    '..................................................................................................-.+...
    '.................................................................................................-.-....
    '..................................................................................................-.+...
    '.................................................................................................-.-....
    '..................................................................................................-.+...
    '.................................................................................................-.-....
    '..................................................................................................-.+...
    '.................................................................................................-.-....
    '..................................................................................................-.+...
    '.................................................................................................-.-....
    '..................................................................................................-.+...
    '.................................................................................................-.-....
    '..................................................................................................-.+...
    '.................................................................................................-.-....
    '..................................................................................................-.+...
    '.................................................................................................-.-....
    '..................................................................................................-.+...
    '.................................................................................................-.-....
    '..................................................................................................-.+...
    '.................................................................................................-.-....
    '..................................................................................................-.+...
    '.................................................................................................-.-....
    '..................................................................................................-.+...
    '.................................................................................................-.-....
    '..................................................................................................-.+...
    '.................................................................................................-.-....
    '..................................................................................................-.+...
    '.................................................................................................-.-....
    '................................................................................................-.-.+...
    '...............................................................................................-.-.+....
    '..............................................................................................-.-.+.....
    '.............................................................................................-.-.+......
    '............................................................................................-.-.+.......
    '...........................................................................................-.-.+........
    '..........................................................................................-.-.+.........
    '.........................................................................................-.-.+..........
    '........................................................................................-.-.+...........
    '.......................................................................................-.-.+............
    '......................................................................................-.-.+.............
    '.....................................................................................-.-.+..............
    '....................................................................................-.-.+...............
    '...................................................................................-.-.+................
    '..................................................................................-.-.+.................
    '.................................................................................-.-.+..................
    '................................................................................-.-.+...................
    '...............................................................................-.-.+....................
    '..............................................................................-.-.+.....................
    '.............................................................................-.-.+......................
    '............................................................................-.-.+.......................
    '...........................................................................-.-.+........................
    '..........................................................................-.-.+.........................
    '.........................................................................-.-.+..........................
    '........................................................................-.-.+...........................
    '.......................................................................-.-.+............................
    '......................................................................-.-.+.............................
    '.....................................................................-.-.+..............................
    '....................................................................-.-.+...............................
    '...................................................................-.-.+................................
    '..................................................................-.-.+.................................
    '.................................................................-.-.+..................................
    '................................................................-.-.+...................................
    '...............................................................-.-.+....................................
    '..............................................................-.-.+.....................................
    '.............................................................-.-.+......................................
    '............................................................-.-.+.......................................
    '...........................................................-.-.+........................................
    '..........................................................-.-.+.........................................
    '.........................................................-.-.+..........................................
    '........................................................-.-.+...........................................
    '.......................................................-.-.+............................................
    '......................................................-.-.+.............................................
    '.....................................................-.-.+..............................................
    '....................................................-.-.+...............................................
    '...................................................-.-.+................................................
    '..................................................-.-.+.................................................
    '.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.+..................................................
    '..-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.+...................................................
    '.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.+....................................................
    '+.+.+.+.+.+.+.+.+.+.+.+.+.+.+.+.+.+.+.+.+.+.+.+.+.+.....................................................
    '........................................................................................................
    '........................................................................................................
    '........................................................................................................
 
 
In the case of n=100, the bottom edge looks like:
>> board(195:203,1:10)
ans =
    98    97    98    97    98    97    98    97    98    97
    99    98    99    98    99    98    99    98    99    98
    98    99    98    99    98    99    98    99    98    99
    99   100    99   100    99   100    99   100    99   100
   100    99   100    99   100    99   100    99   100    99
   101   100   101   100   101   100   101   100   101   100
   100   101   100   101   100   101   100   101   100   101
   101     0   101     0   101     0   101     0   101     0
     0   101     0   101     0   101     0   101     0   101
     
where 0 represents a number higher than 101.

And the bottom right edge of the octagon looks like:
>> board(145:155,145:155)
ans =
    96    97    98    97    98    99    98    99   100    99   100
    97    98    97    98    99    98    99   100    99   100   101
    98    97    98    99    98    99   100    99   100   101   100
    97    98    99    98    99   100    99   100   101   100   101
    98    99    98    99   100    99   100   101   100   101     0
    99    98    99   100    99   100   101   100   101     0   101
    98    99   100    99   100   101   100   101     0   101     0
    99   100    99   100   101   100   101     0   101     0     0
   100    99   100   101   100   101     0   101     0     0     0
    99   100   101   100   101     0   101     0     0     0     0
   100   101   100   101     0   101     0     0     0     0     0
   
and at the corner between those two:
>> board(195:205,95:105)
ans =
    98    97    98    97    98    99    98    99   100    99   100
    99    98    99    98    99    98    99   100    99   100   101
    98    99    98    99    98    99   100    99   100   101   100
    99   100    99   100    99   100    99   100   101   100   101
   100    99   100    99   100    99   100   101   100   101     0
   101   100   101   100   101   100   101   100   101     0   101
   100   101   100   101   100   101   100   101     0   101     0
   101     0   101     0   101     0   101     0   101     0     0
     0   101     0   101     0   101     0   101     0     0     0
     0     0     0     0     0     0     0     0     0     0     0
     0     0     0     0     0     0     0     0     0     0     0

  Posted by Charlie on 2021-04-01 12:32:23
Please log in:
Login:
Password:
Remember me:
Sign up! | Forgot password


Search:
Search body:
Forums (0)
Newest Problems
Random Problem
FAQ | About This Site
Site Statistics
New Comments (16)
Unsolved Problems
Top Rated Problems
This month's top
Most Commented On

Chatterbox:
Copyright © 2002 - 2024 by Animus Pactum Consulting. All rights reserved. Privacy Information