很有意思的博弈論

2021-08-26 01:17:16 字數 3765 閱讀 8201

一.巴什博奕(bashgame):

首先我們來玩乙個比較古老的報數遊戲。a和b一起報數,每個人每次最少報乙個,最多報4個。輪流報數,看誰先報到30.

如果不知道巴什博弈的可能會覺得這個是個有運氣成分的問題,但是如果知道的人一定知道怎樣一定可以贏。

比如a先報數的話,那麼b一定可以贏(這裡假定b知道怎麼正確的報數)

b可以這樣報數,每次報5-k(a)個數,其中k(a)是a報數的個數這樣的話沒一次

兩人報完數之後會變成51015202530這樣是不是b一定會贏呢?是不是有一種被欺騙的感覺呢?好吧下面我們來看看這個原理。我們先看下乙個一眼就能看出答案的例子比如說我們報到5(4+1),每次報最多報4個,最少報1個.那麼是不是後者一定可以贏呢?答案是肯定的。好了到這巴什博弈的精髓基本就ok了。

那麼如果我們要報到n+1,每次最多報n個,最少報1個的話,後者一定能夠贏。

現在我們需要報數到n,而每次最多報數m個,最少報數1個.我們可以化成這樣

n=k*(1+m)+r(0<=r<=m)這樣的話如果r不等於0那麼先手一定會贏,為什麼呢?首先先手報r個,那麼剩下k倍(1+m)個數,那麼我們每次報數1+m-k(b)個數就一定能保證最後剩下1+m個,那麼就到了上面我們說的那個了,先手就一定會贏,如果r=0那麼後手一定會贏,道理一樣的。

到這巴什博弈也就介紹完了,知道這個道理之後我們也可以去騙小朋友了。-_-//

**如下:

#include#include#include#include#include#define clr(arr, val) memset(arr, val, sizeof(arr)) using namespace std; int main() return 0; }

二.威佐夫博奕(wythoffgame):

這種博弈比前面一種要稍微複雜一點。我們來看下下面這個遊戲。

有兩堆火柴棍,每次可以從某一堆取至少1根火柴棍(無上限),或者從兩堆取相同的火柴棍數。最後取完的是勝利者。好了,如果你不知道這個博弈定理,對於小數目的火柴棍數,可能還能推出來,但是如果火柴棍數一多,就不行了。看了下面的這個介紹,你也會有一種被騙的感覺。

首先我們知道兩堆火柴是沒有差別的,也就是說第一堆有a根,第二堆有b根和第一堆有b根,第二堆有a根是一樣的結果。

我們用乙個二維的狀態(a,b)來記錄當前剩下的火柴數,表示第一堆剩下a根火柴,第二堆剩下b根火柴。同樣我們假設兩個人的編號是a和b,且a先取。

那麼如果某個人遇到了這樣的狀態(0,0)那麼也就是說這個人輸了。這樣的狀態我們叫做奇異狀態,也可以叫做失敗態。

那麼接下來的幾個失敗態為(1,2),(3,5),(4,7),(6,10),(8,13)……

我們用a[i]表示失敗態中的第乙個,b[i]表示失敗態中的第二個.(i從0開始).

那麼我們可以看到b[i]=a[i]+i;(i>=0),a[i]是前面的失敗態中沒有出現過的最小的整數

下面我們可以得到三個基本的結論。

1.每個數僅包含在乙個失敗態中

首先我們知道a[k]是不可能和前面的失敗態中的a[i],b[i]重複的(這點由a[i]的得到可以知道)

b[k]=a[k]+k>a[k-1]+k>a[k-1]+k-1+1>a[k-1]+(k-1)=b[k-1]>a[k-1]這樣我們知道每個數僅在乙個失敗態中。

2.每個失敗態可以轉到非失敗態。

加入當前的失敗態為(a,b),那麼如果我們只在一堆中取的話,肯定會變成非失敗態(這點由第一點可以保證),如果從兩堆同時取的話,由於每個失敗態的差是不一樣的,所以也不可能得到乙個失敗態。也就是說乙個失敗態不管你怎麼取,都會得到乙個非失敗態。

3.每個非失敗態都可以轉到乙個失敗態

對於這個結論,首先我們要知到每個狀態(a,b)要麼a=a[i],要麼b=b[i].(每個數都出現在乙個失敗態中),下面我們分兩種情況來討論

i.a=a[i].如果b=a的話那麼一次取完就變成了(0,0).如果b>b[i]的話,那麼我們從第二堆中取走b-b[i]就變成了乙個失敗態。如果b那麼我們從兩堆中同時取走a-a[b-a[i]]這樣得到失敗態(a[b-a[i]],a[b-a[i]]+b-a[i])(a[i]=a)

ii.b=b[i].如果a>a[i]那麼我們從第一堆中取走a-a[i]根火柴.

如果a這裡又分兩種情況。第一是a=a[k](k

那麼我們從第二堆取走b-b[k]就行了。

第二是a=b[k]這樣的話由於兩堆火柴是沒有區別的,所以我們把b變成a[k]就行了,也即是從第二堆火柴中取走b-a[k]就變成了失敗態

至於怎麼判斷乙個狀態是否是失敗態.我們可以用下面的方法來判斷(本人暫時還不會證明)

a[i]=[i*(1+√5)/2](這裡的中括號表示向下取整)b[i]=a[i]+i;

那麼這就是乙個失敗態

**如下:

#include#include#include#include#include#include#define clr(arr, val) memset(arr, val, sizeof(arr)) using namespace std; int main() return 0; }

三.尼姆博奕(nimmgame):

指的是這樣的乙個博弈遊戲,目前有任意堆石子,每堆石子個數也是任意的,雙方輪流從中取出石子,規則如下:

1)每一步應取走至少一枚石子;每一步只能從某一堆中取走部分或全部石子;

2)如果誰取到最後一枚石子就勝。

也就是尼姆博弈(nimm game)。

必敗局面:也叫奇異局勢。無論做出何出操作,最終結果都是輸的局面。必敗局面經過2次操作後,可以達到另乙個必敗局面。

必勝局面:經過1次操作後可以達到必敗局面。

即當前局面不是必敗局面就是必勝局面,而必勝局面可以一步轉變成必敗局面。

最終狀態:

(1)最後剩下一堆石子;(必勝局面)

(2)剩下兩堆,每堆乙個;(必敗局面)

(3)當石子剩下兩堆,其中一堆只剩下1顆,另一堆剩下多於n顆石子時,當前取的人只需將多於1顆的那一堆取出n-1顆,則局面變為剛才提到的必敗局面。(必勝局面)

判斷當前局勢是否為必勝(必敗)局勢:

1)把所有堆的石子數目用二進位制數表示出來,當全部這些數按位異或結果為0時當前局面為必敗局面,否則為必勝局面;

2)在必勝局面下,因為所有數按位異或的結果是大於零的,那麼通過一次取,將這個(大於其它所有數按位異或的結果的)數下降到其它所有數按位異或的結果,這時局面就變為必敗局面了。

定理:一組自然數中必然存在乙個數,它大於等於其它所有數按位異或的結果。

證明:原命題等價於,設a1^a2^... ^an=p,p≠0時,必存在k,使得ak^p

補綴一點,(a^b)^b=a^(b^b)=a^0=a,所以ak^p相當於「其它所有數按位異或的結果」。

例1:2 45 45

45^45=0,45和45的異或等於0。

例 2:3 3 6 9

局勢(3,6,9)因為3^6^9不等於0,所以這是乙個必勝局勢。

3 011

^6 110

5 101 

即從第3堆中的9個中取走9-5=4個,則(3,6,9)->(3,6,5),3^6^5=0,故(3,6,5)為奇異局勢,即從必勝局勢轉變成必敗局勢。

**如下:

#includeusing namespace std; int temp[ 20 ]; //火柴的堆數 int main() return 0; }

粘性效果,很有意思

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