(組合遊戲)SG函式與SG定理詳解

2021-09-12 00:21:20 字數 2580 閱讀 7353

後面會繼續努力的。(這csdn的markdown編輯器又改版了越來越難用了)

好了,進入主題,說一下sg函式和sg定理

在競賽中,組合遊戲的題目一般有以下特點

題目描述一般為a

aa,b

bb 2人做遊戲

a aab

bb交替進行某種遊戲規定的操作,每操作一次,選手可以在有限的操作(操作必須合法)集合中任選一種。

對於遊戲的任何一種可能的局面,合法的操作集合只取決於這個局面本身,不取決於其它因素(跟選手,以前的所有操作無關)

如果當前選手無法進行合法的操作,則為負

舉個例子現在有乙個數0,小明小紅2人每次可以輪流在當前數加 1~3,誰先湊到21誰就贏

這個描述就符合上面的條件:

比如現在數字已經為18了,那麼當前操作人只要給數字+3則必勝,我們就把在此位置稱為必勝點(正常操作情況下,別槓說都18偏要+2。。。。)

必勝點和必敗點的性質:

- 所有的終結點都是必敗點

- 從任何必勝點操作,至少有一種方式進入必敗點

- 無論如何操作, 從必敗點都只能進入必勝點.

遊戲和的sg函式等於各個遊戲sg函式的nim和。這樣就可以將每乙個子遊戲分而治之,從而簡化了問題。而bouton定理就是sprague-grundy定理在nim遊戲中的直接應用,因為單堆的nim遊戲 sg函式滿足 sg(x) = x。

nim和 : 各個數相異或的結果

先定義mex(minimal excludant)運算,這是施加於乙個集合的運算,表最小的不屬於這個集合的非負整數。例如mex=3、mex=0、mex{}=0。

對於任意狀態 x , 定義sg(x) = mex(s),其中 s

ss是 x

xx 後繼狀態的sgsg

sg函式值的集合。如 x 有三個後繼狀態分別為 sg(

a),s

g(b)

,sg(

c)

sg(a),sg(b),sg(c)

sg(a),

sg(b

),sg

(c),那麼sg(

x)=m

ex

sg(x) = mex

sg(x)=

mex。 這樣 集合s

ss 的終態必然是空集,所以sg函式的終態為 sg(

x)=0

sg(x) = 0

sg(x)=

0,當且僅當 x 為必敗點p時。

取石子問題

有1堆n個的石子,每次只能取個石子,先取完石子者勝利,那麼各個數的sg值為多少?

sg[0]=0,f=,

x=1 時,可以取走1 - f個石子,剩餘個,所以 sg[1] = mex= mex = 1;

x=2 時,可以取走2 - f個石子,剩餘個,所以 sg[2] = mex= mex = 0;

x=3 時,可以取走3 - f個石子,剩餘個,所以 sg[3] = mex = mex =1;

x=4 時,可以取走4- f個石子,剩餘個,所以 sg[4] = mex = mex = 2;

x=5 時,可以取走5 - f個石子,剩餘個,所以sg[5] = mex =mex = 3;

以此類推…

x 0 1 2 3 4 5 6 7 8…

sg[x] 0 1 0 1 2 3 2 0 1…

由上述例項我們就可以得到sg函式值求解步驟,那麼計算1~n的sg函式值步驟如下:

1、使用 陣列f 將可改變當前狀態的方式記錄下來。

2、然後我們使用 另乙個陣列 將當前狀態x 的後繼狀態標記。

3、最後模擬mex運算,也就是我們在標記值中 搜尋 未被標記值 的最小值,將其賦值給sg(x)。

4、我們不斷的重複 2 - 3 的步驟,就完成了 計算1~n 的函式值。

模板如下:

//f[n]:可改變當前狀態的方式,n為方式的種類,f[n]要在getsg之前先預處理

//sg:0~n的sg函式值

//s:為x後繼狀態的集合

int f[n]

,sg[maxn]

,s[maxn]

;void

getsg

(int n)

}}

其實不難發現,nim遊戲就是乙個很典型的用sg定理解決的問題,因為nim遊戲在一堆n個石子中可以取1-n個石子,所以單獨這一堆石子的sg值為mex

(n−1

,n−2

,n−3

,...

,n−n

)=

nmex(n-1,n-2,n-3,...,n-n) = n

mex(n−

1,n−

2,n−

3,..

.,n−

n)=n

,根據sg定理,每一堆石子總數相互異或即為答案

組合遊戲 SG函式和SG定理

在介紹sg函式和sg定理之前我們先介紹介紹必勝點與必敗點吧.必勝點和必敗點的概念 p點 必敗點,換而言之,就是誰處於此位置,則在雙方操作正確的情況下必敗。n點 必勝點,處於此情況下,雙方操作均正確的情況下必勝。必勝點和必敗點的性質 1 所有終結點是 必敗點 p 我們以此為基本前提進行推理,換句話說,...

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