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趣题:匿名的消息广播

时间:12-05来源:作者:点击数:

三个好朋友到一家餐厅吃饭。饭快吃完的时候,一个服务员过来告诉他们说,他们的账单已被匿名支付了。三个人都尊重他人匿名付款的权利,但同时他们也想知道,这个匿名支付者是他们三位中的一个,还是他们三人之外的一个第四者。有没有什么办法能够让他们知道在他们之间是否有人付账,但又保证任何人都推测不出究竟是谁付的账?利用三枚硬币可以轻易做到这一点。你能想到这个办法吗?

假设这三个人围着一张圆桌坐成一圈。每个人都在自己和右手边那个人中间抛掷一枚硬币,并用另一只手挡住硬币,使得这枚硬币只有他俩才看得见。这样的话,每个人都只能看见他左右的两枚硬币(但看不见桌子对面的第三枚硬币)。每个人都大声报出,自己身边的两枚硬币的正反面是否相同。如果他们之间有人付账,则这个人报出与实际情况相反的词,相同的话说“不同”,不同的话则说“相同”。显然,如果大家说的都是真话,则报“不同”的次数一定是偶数次。如果有奇数个人说的“不同”,那么一定有一个人说的假话,这表明匿名支付账单的人就在他们之间。

注意到这个算法可以扩展到n个人。我们只需要证明,假如有n个人坐成一圈,如果大家都说真话,则说“不同”的次数一定是偶数次。证明很简单:假设所有硬币都是正面,则“不同”次数为0;另外,每把一个正面变成反面,则“不同”的次数要么不变,要么加2或者减2。

这个算法还可以用于匿名的消息广播。假如一群人围坐成一圈开会,会议过程中需要在场的一个不愿透露自己身份的人进行匿名发言(一个实际例子是,四叶集团高层开会,死亡笔记的持有者想发言)。为此,大家可以统一采用上面的投硬币协议。发言人将信息编码为01串。硬币投掷分若干轮进行。第i轮中,其他人都严格按照实际情况报是否相同,发言人则根据编码信息的第i位的值来通报:若第i位为0,则按照实际情况通报;若第i位为1,则说与实际情况相反的词。这样,实际的信息就应该是每轮叫“不同”的次数模2后的序列。这个协议过程看似很复杂,但在计算机通信中则非常实用。

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