數學 博弈模型

2022-05-11 05:53:28 字數 1733 閱讀 1132

sg函式

const int maxn = 600000;

int n;

int sg[maxn];

int sg(int x) ;

// 這裡寫遞迴到後繼狀態

for(int i = 2; i < x; ++i)

}int res = -1;

for(int i = 0; i < 32; ++i)

}assert(res >= 0);

return sg[x] = res;

}

有 \(n\) 堆石子,分別有 \(a_1,a_2,\cdots ,a_n\) 個,每次從一堆石子取 \([1,\infty]\) 個,不能操作的人輸。

異或和為0時,先手必敗,其餘情況先手必勝。

若異或和為x,且x不為0,設x的二進位制最高位為第k位,那麼至少存在1堆石子ai其數量的第k位為1,易知ai xor x < ai,故可以從這堆石子中轉移到異或為0的狀態。

反之,假如當前異或和為0,那麼無論怎麼取,下一步異或和必定是非0值。

所以當異或和為0時,無論先手做什麼,後手都能維持異或和為0的狀態轉移回來,直到勝利。反之先手可以把局面變成異或和為0的狀態轉移給後手。

總結:一堆石子的sg函式為 \(sg[n]=n\) 。

有一堆石子,有 \(n\) 個,每次從一堆石子取 \([1,m]\) 個,不能操作的人輸。

剩餘石子為[1,m]時,顯然是先手必勝,必勝策略是全取。

剩餘石子為m+1時,是先手必敗,無論第一步如何操作第二步都可以全取。

那麼從[m+1+1,m+1+m]都是先手必勝,因為可以一步取到先手必敗態。

故剩餘石子為k(m+1)時,先手都是必敗的,因為無論第一步先手取什麼,後手都可以保持石子數為m+1的倍數。

總結:先手必勝當且僅當n不是m+1的倍數。一堆石子的sg函式為 \(sg[n]=n (\mod m+1)\) ,當有若干堆石子時,考慮sg函式。

雙方均直到場上的所有資訊,雙方每一步能做的事情和當前輪是誰無關,同一局面不可多次到達,有限步內會結束,沒有平局,無法行動的人輸。多個公平組合遊戲合起來也是乙個公平組合遊戲。

把公平組合遊戲的每個狀態看作節點,合法的決策是轉移邊,那麼乙個公平組合遊戲就是乙個dag,出邊為0的點(無法移動的點)是必敗點,由於這是乙個dag所以可以通過dp求出所有的狀態的勝負性。然後可以規定出sg函式:乙個點的sg函式值為其後繼點的sg值的集合的mex。

顯然的結論:必敗點的sg值為0,經過一次轉移之後sg值必定改變,sg值不為0的點都是必勝點,因為其後繼狀態一定有乙個是sg值為0的點。

不知道怎麼證明的sg定理:若干個公平組合遊戲的sg值,是他們乙個乙個的sg值的異或和。

使用sg定理解決的思路:觀察哪個是乙個單獨的最小的公平組合遊戲,對這個遊戲進行打表,然後強行看出sg函式的規律。

有n堆石子,分別是a1,a2,...an個,每次從[1,k]堆石子取任意正數個,不能操作的人輸。(nim遊戲是k=1的特殊形式)

當且僅當任意的k都有 \(k+1|\frac^n (2^k&a_i)}\) 時先手必敗,其餘情況先手必勝。

首先不能操作的一方獲勝。

必勝:sg函式非0且至少一堆石子數大於1,或sg函式為0且任意一堆石子數小於等於1。

sg遊戲中,首先不能操作的一方獲勝。

必勝:sg函式非0且至少乙個遊戲的sg函式大於1,或sg函式為0且任意乙個遊戲的sg函式小於等於1。

起點有一顆棋子,轉移圖是乙個二分圖,當起點在所有二分圖的最大匹配中時,先手必勝。否則先手必敗。

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