Перестановки в математике и игра «Пятнашки»
В высшей математике есть раздел, который называется теория групп. В этом разделе изучаются свойства элемента, которому математики дали название «перестановка». Давайте рассмотрим набор из 5 чисел {1, 2, 3, 4, 5}. В этом наборе полный порядок — числа возрастают от 1 до 5. А теперь давайте перемешаем их. Для простоты поменяем местами 1 и 2: {2, 1, 3, 4, 5}. Оба таких набора чисел математики называют перестановкой. Вы можете переставить местами ещё пару, тройку, любое количество чисел, и каждый раз будете получать перестановку. Стоит отметить, что обычно математики пользуются набором из N чисел, поскольку очень не любят заниматься частными случаями. Так что любая последовательность из N чисел от 1 до N называется перестановкой.
Если в упорядоченном наборе чисел поменять местами пару чисел, то в новой перестановке большее число окажется перед меньшим. Математики эту простую операцию называют инверсией. Взяв какую-нибудь перемешанную последовательность чисел, математики предлагают посчитать в данной перестановке количество инверсий. (Человек, далёкий от математики, эту простую задачу сформулировал бы так: посчитайте в последовательности чисел количество пар, у которых левый элемент больше правого.) Понятно, что в последовательности {2, 4, 1, 3, 5} таких «неправильных пар» три — это 2 и 1, 4 и 1, 4 и 3.
Но математики не остановились на достигнутом. Ясно, что количество «неправильных пар» (то есть инверсий) может быть числом чётным или нечётным. Перестановку предложили назвать чётной, если у неё количество инверсий («неправильных пар») равняется чётному числу, и нечётной в другом случае.