Комбинаторика на Турломе: графы, игры, клетчатые задачи, Дирихле

Сначала заметим, что мы можем сделать циклический сдвиг букв в слове. Действительно, пусть у нас есть слово . Удвоим его и удалим буквы слева. Получили слово .

Теперь приведём алгоритм. Пусть у нас имеется слово , имеющее вид . Сделаем копию раз, получим слово , состоящее из копий , идущих подряд. Рассмотрим самое крайнее слово справа, из него будем делать нужную перестановку. Пусть мы хотим получить некоторую перестановку . Пусть — минимальный индекс такой, что . Уберём в самом правом слове все буквы от до . Теперь сделаем циклический сдвиг, переместим в конец слова . Далее будем следовать аналогичному алгоритму, найдём в слове букву (она будет среди первых слева букв), удалим все буквы перед ней и сдвинем её в конец слова и так дальше.

Спустя не более циклических сдвигов последних букв слова будут нужной перестановкой, останется только удалить лишние буквы слева и мы получим требуемое.

Осталось объяснить, почему длины слова хватит. На первом шаге мы удаляем не более букв справа и менее букв слева, а на остальных шагах — менее букв слева. Таким образом, всего будет удалено не более букв. Длина слова равна . Неравенство вытекает из неравенства , которое можно доказать индукцией по . Таким образом, мы сможем выполнить циклических сдвигов и при этом точно останутся букв, составляющих нужную перестановку.