尼姆博弈 威佐夫博奕

2021-07-09 21:37:13 字數 2535 閱讀 9731

尼姆博弈:

有三堆各若干個物品,兩個人輪流從某一堆取任意多的物品,規定每次至少取乙個,多者不限,最後取光者得勝。

這種情況最有意思,它與二進位制有密切關係,我們用(a,b,c)表示某種局勢,首先(0,0,0)顯然是奇異局勢,無論誰面對奇異局勢,都必然失敗。第二種奇異局勢是(0,n,n),只要與對手拿走一樣多的物品,最後都將導致(0,0,0)。仔細分析一下,(1,2,3)也是奇異局勢,無論對手如何拿,接下來都可以變為(0,n,n)的情形。

計算機演算法裡面有一種叫做按位模2加,也叫做異或的運算,我們用符號(+)表示這種運算,先看(1,2,3)的按位模2加的結果:

1 =二進位制01

2 =二進位制10

3 =二進位制11 (+)

———————

0 =二進位制00 (注意不進製)

對於奇異局勢(0,n,n)也一樣,結果也是0。

任何奇異局勢(a,b,c)都有a(+)b(+)c =0。

注意到異或運算的交換律和結合律,及a(+)a=0,:

a(+)b(+)(a(+)b)=(a(+)a)(+)(b(+)b)=0(+)0=0。

所以從乙個非奇異局勢向乙個奇異局勢轉換的方式可以是:

1)使 a = c(+)b

2)使 b = a(+)c

3)使 c = a(+)b

例子:例1。(14,21,39),14(+)21=27,39-27=12,所以從39中拿走12個物體即可達到奇異局勢(14,21,27)。

例2。(55,81,121),55(+)81=102,121-102=19,所以從121中拿走19個物品就形成了奇異局勢(55,81,102)。

例3。(29,45,58),29(+)45=48,58-48=10,從58中拿走10個,變為(29,45,48)。

例4。我們來實際進行一盤比賽看看:

甲:(7,8,9)->(1,8,9)奇異局勢

乙:(1,8,9)->(1,8,4)

甲:(1,8,4)->(1,5,4)奇異局勢

乙:(1,5,4)->(1,4,4)

甲:(1,4,4)->(0,4,4)奇異局勢

乙:(0,4,4)->(0,4,2)

甲:(0.4,2)->(0,2,2)奇異局勢

乙:(0,2,2)->(0,2,1)

甲:(0,2,1)->(0,1,1)奇異局勢

乙:(0,1,1)->(0,1,0)

甲:(0,1,0)->(0,0,0)奇異局勢

甲勝。威佐夫博弈(wythoff game):

有兩堆各若干個物品,兩個人輪流從某一堆或同時從兩堆中取同樣多的物品,規定每次至少取乙個,多者不限,最後取光者得勝。

這種情況下是頗為複雜的。我們用(ak,bk)(ak ≤ bk ,k=0,1,2,...,n)表示兩堆物品的數量並稱其為局勢,如果甲面對(0,0),那麼甲已經輸了,這種局勢我們稱為奇異局勢。前幾個奇異局勢是:(0,0)、(1,2)、(3,5)、(4,7)、(6,10)、(8,13)、(9,15)、(11,18)、(12,20)。

可以看出,a0=b0=0,ak是未在前面出現過的最小自然數,而 bk= ak + k。

奇異局勢有如下性質:

1。任何自然數都包含在乙個且僅有乙個奇異局勢中。

由於ak是未在前面出現過的最小自然數,所以有a[k] > a[k-1] ,而 bk= a[k] + k > a[k-1] + k > a[k-1] + k - 1 = b[k-1] > a[k-1] 。所以性質1成立。

2。任意操作都可將奇異局勢變為非奇異局勢。

事實上,若只改變奇異局勢(ak,bk)的某乙個分量,那麼另乙個分量不可能在其他奇異局勢中,所以必然是非奇異局勢。如果使(ak,bk)的兩個分量同時減少,則由於其差不變,且不可能是其他奇異局勢的差,因此也是非奇異局勢。

3。採用適當的方法,可以將非奇異局勢變為奇異局勢。

假設面對的局勢是(a,b),若 b = a,則同時從兩堆中取走 a 個物體,就變為了奇異局勢(0,0);如果a = ak ,b > bk 那麼,取走b - bk個物體,即變為奇異局勢;如果 a = ak , b < bk 則同時從兩堆中拿走a-a[b-a] 個物體變為奇異局勢( a[b-a], b-a+a[b-a]);如果a > ak ,b= ak + k 則從第一堆中拿走多餘的數量a - ak 即可;如果a < ak ,b= ak + k,分兩種情況,第一種,a=aj (j < k)從第二堆裡面拿走 b - bj 即可;第二種,a=bj (j < k)從第二堆裡面拿走 b - aj 即可。

結論:兩個人如果都採用正確操作,那麼面對非奇異局勢,先拿者必勝;反之,則後拿者取勝。

那麼任給乙個局勢(a,b),怎樣判斷它是不是奇異局勢呢?我們有如下公式:

ak =[k(1+√5)/2],bk= ak + k (k=0,1,2,...n 方括號表示取整函式)

奇妙的是其中出現了**分割數(1+√5)/2 = 1.618...因此,由ak,bk組成的矩形近似為**矩形,由於2/(1+√5)=(√5-1)/2,可以先求出j=[a(√5-1)/2],若a=[j(1+√5)/2],那麼a = aj,bj = aj + j,若不等於,那麼a = aj+1,b = aj + j + 1,若都不是,那麼就不是奇異局勢。然後再按照上述法則進行,一定會遇到奇異局勢。

博弈(尼姆,威佐夫 巴什)

一堆n個物品,兩個人輪流從這堆物品中取物,規定每次至少取乙個,最多取m個。最後取光者得勝。先手必勝為1 有兩種情況 盡可能避免剩餘 m讓自己輸的情況。那麼 n 0時,取的人必輸,n 1 m時,取的人必贏 n m 1時,取的人必輸0 我們讓下乙個取的人到必輸0狀態,那麼自己就是必勝1狀態 只要下一步能...

三種基本博弈(巴什博弈 威佐夫博奕 尼姆博弈)

所有的博弈都是找到必敗態,如果當前的狀態是必敗態那麼無論怎麼操作都無法使遊戲變成必勝態,反之如果是必勝態則必然存在一步操作還使遊戲變成必勝態。下面說的就是三種基本的博弈 巴什博弈 威佐夫博奕 尼姆博弈 一 巴什博弈 有一堆石子,石子個數為 n,兩人輪流從石子中取石子出來,最少取乙個,最多取 m個。最...

博弈詳解合集(巴什 威佐夫 尼姆)

取石子問題 有一種很有意思的遊戲,就是有物體若干堆,可以是火柴棍或是圍棋子等等均可。兩個人輪流從堆中取物體若干,規定最後取光物體者取勝。這是我國民間很古老的乙個遊戲,別看這遊戲極其簡單,卻蘊含著深刻的數學原理。下面我們來分析一下要如何才能夠取勝。一 巴什博奕 bash game 只有一堆n個物品,兩...