Bei 16 Möglichkeiten und einer Länge von 16 ist 16^16 eine absolute obere Schranke, die aufgrund der Einschränkungen bei weitem niemals erreicht werden kann: 18.446.744.073.709.551.616, also knapp 18,5 Trillionen.
Das kann man besser abschätzen, wenn man die Einschränkung berücksichtigt, dass jeder Knoten im Grid nur einmal besucht werden kann. Bei einem 4x4-Grid gibt es "16 über n"-Möglichkeiten, n Zahlen auszuwählen. Jeder dieser Kombinationen kann in n! Reihenfolgen dargestellt werden. Eine obere Grenze ist also 16!/(16 - n)!. Bei einem 3x3-Grid entsprechend 9!/(9 - n)!.
Aber auch das ist noch weit von den tatsächlichen Möglichkeiten entfernt, da weitere Einschränkungen gelten. Schon bei einem Muster der Länge 2 stimmt der Spaß nicht mehr, weil in dem Fall ausschließlich "benachbarte" Knoten gewählt werden können. Und ab da wird es halt kompliziert.
In einem 3x3-Grid sind von einem Punkt aus 8 Knoten erreichbar, allerdings gilt die Einschränkung, dass kein Knoten übersprungen werden darf. Die 8 Nachbarn sind also tatsächlich nur vom Mittelpunkt aus erreichbar. Von einem Eckpunkt aus sind die anderen drei Eckpunkte nicht erreichbar (es bleiben 5 Möglichkeiten), von einem Randpunkt aus ist der gegenüberliegende Randpunkt nicht erreichbar (7 Möglichkeiten). Es gibt vier Eckpunkte, vier Randpunkte und einen Mittelpunkt, macht also 4 * 5 + 4 * 7 + 8 = 56 Möglichkeiten.
In einem 4x4-Grid sieht das ganz anders aus. Da gibt es keinen Mittelpunkt, sondern 4 "Innenpunkte", 8 Randpunkte und 4 Eckpunkte. Von einem Eckpunkt aus sind 6 Knoten nicht erreichbar, bleiben 9 Nachbarn übrig. Von einem Randpunkt aus sind es 4 (2 horizontal, 1 vertikal, 1 diagonal), die nicht erreicht werden können, verbleiben 11 Nachbarn. Und von einem inneren Punkt aus kann eben nur noch 1 horizontal, 1 vertikal und 1 diagonal nicht erreicht werden, bleiben 12 Nachbarn. Zusammen macht das 4 * 12 + 8 * 11 + 4 * 9 = 172 Möglichkeiten.
Und das war jetzt nur einmal die noch verhältnismäßig einfache Überlegung für 2 Knoten. Noch lustiger wird das bei 3 Knoten, denn ab da können Knoten übersprungen werden, außerdem muss man den bisherigen Pfad berücksichtigen...
Bleiben wir mal beim 4x4-Grid. Wenn ich bei drei Knoten einen Knoten überspringen möchte, kann das nur der Startpunkt sein. Startet man in einem Eckpunkt ist ein Überspringen somit nicht möglich, bei Randpunkten ist das entlang des Rands möglich und bei inneren Punkten geht es in jede Richtung.
Beginnen wir also mit einem Eckpunkt, kann ich 9 Nachbarn erreichen. Davon sind 3 innere Punkte, der Rest sind Randpunkte. Habe ich einen inneren Punkt erreicht, so sind es jetzt keine 12 Nachbarn mehr, sondern nur noch 11, weil der Startpunkt ja wegfällt, bei einem Randpunkt sind es 10. Von einem Eckpunkt aus kann ich also 3 * 11 und 6 * 10 Punkte erreichen, macht 93 Punkte. Es gibt vier Eckpunkte, also 372 Punkte.
Starten wir mit einem Randpunkt, kann ich 11 Nachbarn erreichen, diese teilen sich in 3 Eckpunkte, 5 Randpunkte und 3 innere Punkte auf. Nach der Überlegung von oben wüden für jeden Eckpunkt 8, für jeden Randpunkt 10 und für jeden inneren Punkt 11 Nachbarn übrig bleiben. Allerdings kommt jetzt hinzu, dass der Randpunkt von zwei Punkten aus übersprungen werden kann. Macht also 3 * 8 (Eckpunkte) + 5 * 10 (Randpunkte) + 3 * 11 (innere Punkte) + 2 (Überspringer) = 109 Möglichkeiten. Es gibt 8 Randpunkte, also 872 Möglichkeiten.
Wenn wir mit einem inneren Punkt starten, können wir 12 Nachbarn erreichen, das sind 3 Eckpunkte, 3 innere Punkte, und 6 Randpunkte. Im 4x4-Grid ist ein Überspringen nur von den direkt angrenzenden Knoten aus möglich, das sind 8 Stück.
Macht also 3 * 8 (Eckpunkte) + 3 * 11 (innere Punkte) + 6 * 10 (Randpunkte) + 8 (Überspringer) = 125 Möglichkeiten. Es gibt 4 innere Punkte, also 500 Möglichkeiten.
Zusammen: 372 (Start im Eck) + 872 (Start am Rand) + 500 (Start innen) = 1744 Möglichkeiten
Bis dahin war das ja noch einigermaßen machbar, aber schon bei vier Knoten hört es auf, denn jetzt müsste man zusätzlich berücksichtigen, wo genau der Startknoten liegt. Das wären übrigens 16.880 Möglichkeiten, bei fünf Knoten 154.680, bei sechs 1.331.944, bei sieben 10.690.096, acht (da fängt es auf meiner Möhre an, dass man die Berechnung merkt) 79.137.824, bei neun (dauert schon 35 Sekunden) 533.427.944, bei zehn (knapp 4 Minuten) 3.221.413.136. Und den Rest überlasse ich anderen 😂
Allerdings kann man sehen, dass das Verhältnis der Möglichkeiten bei Zunahme der Länge abnimmt: von 16 auf 172 sind es 10.75, von 172 auf 1744 sind es etwa 10.14, von 1744 auf 16880 sind es ca. 9.68, es folgen 9.16, 8.61, 8.02, 7.22, 6.74, 6.04. Man kann also schon abschätzen, dass es bei 11 etwas weniger als 19.457.335.341 sein werden. Ich würde mich sogar aus dem Fenster lehnen und behaupten, dass es weniger als 17.511.601.807 sind.
Okay, ich lass die Möhre mal die 11 noch berechnen...
23 Minuten später: 17.068.504.632, gar nicht mal so schlecht geschätzt.
Genug des Blödsinns.