斐波那契博弈

2022-09-23 16:21:09 字數 1842 閱讀 8967

有一堆個數為n的石子,遊戲雙方輪流取石子,滿足:

1)先手不能在第一次把所有的石子取完;

2)之後每次可以取的石子數介於1到對手剛取的石子數的2倍之間(包含1和對手剛取的石子數的2倍)。

約定取走最後乙個石子的人為贏家,求必敗態。

這個和之前的wythoff』s game 和取石子遊戲 有乙個很大的不同點,就是遊戲規則的動態化。之前的規則中,每次可以取的石子的策略集合是基本固定的,但是這次有規則2:一方每次可以取的石子數依賴於對手剛才取的石子數。

這個遊戲叫做fibonacci nim,肯定和fibonacci數列:f[n]:1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,…?有密切的關係。如果試驗一番之後,可以猜測:先手勝當且僅當n不是fibonacci數。換句話說,必敗態構成fibonacci數列。

就像「wythoff博弈」需要「beatty定理」來幫忙一樣,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。

先看看fib數列的必敗證明:

1、當i=2時,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]與1/2*f[k]的大小。即4*f[k-1]與3*f[k]的大小,由數學歸納法不難得出,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。

? ? ?即i=k+1時,結論依然成立。

對於不是fib數,首先進行分解。

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。

????幼兒園開學了,為了讓小盆友們能盡可能的多的享受假期。校長大人決定讓小盆友分批到校,至於每批學生來多少人由乙個小傻子和乙個小仙女負責,兩個人輪番負責,校長會在最後的時候去檢視工作進度,小傻子不想被別人嘲笑自己傻,小仙女要證明自己比小傻子聰明。所以她們回去爭搶安排最後一名小盆友。每次安排的小盆友至少為1,至多為上一次安排的2倍。小仙女搶到了先手的機會。第一次安排小盆友不能直接安排所有的小盆友一起回校。

單組測試資料

輸入乙個整數n——n代表小盆的個數(n>=2&&n<=1e9)輸出獲勝人的名字——「xian」或者「sha」

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