待字閨中 1 海枯石爛

2021-06-17 17:47:14 字數 1858 閱讀 6722

原題:兩個玩家,一堆石頭,假設多於100塊,兩人依次拿,最後拿光者贏,規則是:

第乙個人不能一次拿光所有的;

第一次拿了之後, 每人每次最多只能拿對方前一次拿的數目的兩倍。求先拿者必勝策略, 如果有的話。怎麼證明必勝。

分析:

這是斐波那契博弈,當且僅當石頭個數是斐波那契數的時候先手必敗。

讓我們用第二數學歸納法證明:

為了方便,我們將n記為f[i]

1、當i=2時,因為不能全部去完,先手只能取1顆,顯然必敗,結論成立。

2、假設當i<=k時,結論成立。

則當i=k+1時,f[i] = f[k]+f[k-1]

則我們可以把這一堆石子看成兩堆,簡稱k堆和k-1堆。

(一定可以看成兩堆,因為假如先手第一次取的石子數大於或等於f[k-1],則後手可以直接取完f[k],因為f[k] < 2*f[k-1]

對於k-1堆,由假設可知,不論先手怎樣取,後手總能取到最後一顆。下面我們分析一下後手最後取的石子數x的情況。

如果先手第一次取的石子數y>=f[k-1]/3,則這小堆所剩的石子數小於2y,即後手可以直接取完,此時x=f[k-1]-y,則x<=2/3*f[k-1]

我們來比較一下2/3*f[k-1]1/2*f[k]的大小。即4*f[k-1]3*f[k]的大小,對兩值作差後不難得出,後者大。

所以我們得到,x<1/2*f[k]

即後手取完k-1堆後,先手不能一下取完k堆,所以遊戲規則沒有改變,則由假設可知,對於k堆,後手仍能取到最後一顆,所以後手必勝。

i=k+1時,結論依然成立。

那麼,當n不是fibonacci數的時候,情況又是怎樣的呢?

這裡需要借助「zeckendorf定理」(齊肯多夫定理):任何正整數可以表示為若干個不連續的fibonacci數之和。

關於這個定理的證明,感興趣的同學可以在網上搜尋相關資料,這裡不再詳述。

分解的時候,要取盡量大的fibonacci數。

比如分解85:85在55和89之間,於是可以寫成85=55+30,然後繼續分解30,30在21和34之間,所以可以寫成30=21+9,

依此類推,最後分解成85=55+21+8+1。

則我們可以把n寫成n = f[a1]+f[a2]+……+f[ap]。(a1>a2>……>ap

我們令先手先取完f[ap],即最小的這一堆。由於各個f之間不連續,則a(p-1) > ap  + 1,則有f[a(p-1)] > 2*f[ap]。即後手只能取f[a(p-1)]這一堆,且不能一次取完。

此時後手相當於面臨這個子遊戲(只有f[a(p-1)]這一堆石子,且後手先取)的必敗態,即先手一定可以取到這一堆的最後一顆石子。

同理可知,對於以後的每一堆,先手都可以取到這一堆的最後一顆石子,從而獲得遊戲的勝利。

待字閨中 面試題 海枯石爛

題目 兩個玩家,一堆石頭,假設多餘100塊,兩人一次拿,最後拿光者贏。規則是 1.第乙個人不能第一次就拿光所有石頭 2.第一次拿了之後,每個人最多只能拿對方前一次拿的數目的兩倍,最少拿乙個。求 先拿著必勝的策略,若果有的話,怎麼證明其正確性。思路和解決辦法 1 兩人輪流拿,先拿者每次拿乙個,那麼他就...

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