找出游戏的必胜的策略(博弈论的学习)

题目:硬币游戏1,Alice和Bob在玩这样一个游戏。给定k个数字a1,a2,···ak。 一开始，有x枚硬币，Alice和Bob轮流取硬币。每次所取硬币的枚数

一定要在a1,a2···，ak当中。Alice先取，取走最后一枚硬币的一方获胜。当双方都采取最有策略时，谁会获胜？假定a1a2···ak中一定有1

限制条件：1<=x<=10000 1<=k<=100 1<=ai<=k

样例：

输入

x=9

k=2

a={1,4}

输出

Alice

样例2

x=10

k=2

a={1,4}

输出

Bob

下面考虑轮到自己的时，还有j枚硬币的情况

1、题目规定取光所有硬币就获胜，这等价于轮到自己时如果没有了硬币就失败了。因此，j=0时是必败态

2、如果对于某个i(1<=i<=k),j-ai是必败态的话，j就是必胜态。(如果当前有j枚硬币，只要取走ai枚，对手就必败->自己必胜)

3、如果对于任意的i(1<=i<=k),j-ai都是必胜态的话，j就是必败态(不论怎么取，对手都必胜->自己必败）

根据上面这些规则，我们利用动态规划算法按照j从小到大的顺序计算必胜态必败态。只要看x是必胜态还是必败态，我们就知道谁会获胜了

像这样，通过考虑各个状态的胜负条件，判断必胜态和必败态，是有胜败的游戏的基础

看代码

#include
#include
#include<string.h>
#include
#include
#include
#include<set>
#include
typedef long long ll;
using namespace std;
const ll mod=1e9+7;
#define INF 0x3f3f3f
int main()
{
    bool win[10005];
    int x,k;
    int a[110];
    cin>>x>>k;
    for(int i=0;i)
        cin>>a[i];
    win[0]=false;//0枚硬币必败
    for(int i=1;i<=x;i++)
    {
        win[i]=false;//先初始化为为必败态
        for(int j=0;j)
        {
            win[i]|=a[j]<=i&&!win[i-a[j]];//异或运算，有一个为必败态则为必胜态
        }
    }
    if(win[x])
        cout<<"Alice"<<endl;
    else
        cout<<"Bob"<<endl;
    return 0;
}

 

2、A Funny Game

题目：n枚硬币排成一个圈。Alice和Bob轮流从中取一枚或两枚硬币。不过，取两枚时，所取的两枚硬币必须是连续的。硬币取走之后留下空位

，相隔空位的硬币视为不连续。Alice开始先取，取走最后一枚硬币的一方获胜。当双方都采取最优策略时，谁会获胜

0<=n<=1000000

输入

n=1

输出

Alice

输入

n=3

输出

Bob

n高达1000000，考虑到还有将连续部分分裂成几段等的情况，状态数非常的多，搜索和动态规划都难以胜任。需要更加巧妙地判断胜败关系

首先，试想一下如下情况。能够把所有硬币分解成两个完全相同的状态，是必败态还是必胜态呢？

事实上，是必败态。不论自己采取何种策略，对手是要在另一组采取相同的策略，就又回到了分成两个相同的组的状态了

不断循环下去，总会轮到自己没有硬币了。也就是说，因为对手取走了最后一枚硬币而败北

接下来，回到正题。Alice在第一步取走了一枚或者两枚硬币之后，原本成圈的硬币变成了长度为n-1或者n-2的链。这样只要Bob在中间位子

根据链长的奇偶性，取走一枚或者两枚硬币，就可以把所有硬币正好分为两个长度相同的链

这也正如我们前面说的必败态。也就是说Alice必败，Bob必胜，只不过当n<=2时，Alice可以在第一次取光，所以胜利的是Alice。在这类游戏中

做出对称的状态再完全模仿对手的策略常常是有效的

看代码

#include
#include
#include<string.h>
#include
#include
#include
#include<set>
#include
typedef long long ll;
using namespace std;
const ll mod=1e9+7;
#define INF 0x3f3f3f
int main()
{
    int n;
    cin>>n;
    if(n<=2)
        cout<<"Alice"<<endl;
    else
        cout<<"Bob"<<endl;
    return 0;
}

 

3、Euclid's Game

让我们看一下这个以辗转相除法为基础的游戏

给定两个整数a,b。Stan和Ollie轮流从较大的数字中减去较小数字的倍数。这里的倍数是指1倍，2倍这样的正整数倍，并且相减后的结果不能

小于零。Stan先手，在自己的回合将其中一个数变为0的一方获胜。当双方都采取最优策略时，谁会获胜？

输入

a=64,b=12

输出

Stan wins

输入

a=15,b=24

输出

Ollie wins

让我们来找找看该问题中必胜态和必败态。首先，如果a>b则交换，假设a

此时，a和b的关系按照自由度的观点。可以分为以下两类

b-a

b-a>a的情况

对于第一种情况，只能从b中减去a,没有选择的余地。相对的，对于第二种情况，有从b中减去a,减去2a,或者更高的倍数的情况

对于第一种情况，要判断必胜还是必败并不难。因为没有选择的余地，如果b-a之后所得状态是必败态的话，他就是必胜态，如果得到的是必胜态的话，它就是必败态

例如,从(4,7)这个状态出发就完全没有选择的余地，按照

(4,7)->(4,3)->(1,3)的顺序，轮到(1,3)的一方将获胜

所以有必胜->必败->必胜 可见(4,7)是必胜态

接下来，我们来看第二种情况是必胜态还是必败态。假设x是使得b-ax

此时，接下来的状态成了前边讲过的没有选择的情况，如果改状态是必败的话，则当前状态就是必胜态。

那么，如果减去a(x-1)后的状态是必胜态的话，该如何是好？  此时，从b中减去ax后的状态就是减去a(x-1)后的状态唯一可以转移到的状态，根据假设，减去a(x-1)是必胜态，所以该状态是必败态。因此是必胜态

由此可知，对于第二种情况，总是必胜的。所以，从初始状态开始，最先到达有自由度的第二种状态的一方必胜

看代码

#include
#include
#include<string.h>
#include
#include
#include
#include<set>
#include
typedef long long ll;
using namespace std;
const ll mod=1e9+7;
#define INF 0x3f3f3f
int a,b;
void solve(int a,int b)
{
    bool f=true;
    while(1)
    {
        if(a>b)
            swap(a,b);
        if(b%a==0)
            break;
        if(b-a>a)
            break;
        b-=a;
        f=!f;
    }
    if(f)
        cout<<"Stan wins"<<endl;
    else
        cout<<"Ollie wins"<<endl;
}
int main()
{
    cin>>a>>b;
    solve(a,b);
    return 0;
}

 4、Nim游戏

算法树上有点简略，没有看懂，参考资料：https://baike.baidu.com/item/Nim游戏/6737105?fr=aladdin

题目大意：有n堆石子，每堆石子有a[i]个。Alice和Bob轮流从非空的石子中取走至少一颗石子。Alice先取，取光所有石子的一方获胜。当双方都采取最优策略时

，谁会获胜？

限制条件：1<=n<=1000000   1<=ai<=10^9

样例：

输入

n=3

a={1,2,4}

输出:

Alice

让我们来看看这个游戏，该游戏的策略也成为了许多游戏的基础。要判断该游戏的胜负只要用异或运算就好了。有以下结论：

a1^a2^...^an!=0    必胜态

a1^a2^...^an==0  必败态

因此，只要计算异或值就知道谁胜了

分析一下为什么是这样的：

有三种情况：

1、无法进行移动     那么它就是必败态

2、可以移动到必败态        那么它就是必胜态

3、所有的移动都导致必胜态    那么它就是必败态

第一个命题显然，无法进行移动只有一个，就是全0，异或仍然是0。

第二个命题，对于某个局面(a1,a2,...,an)，若a1^a2^...^an<>0，一定存在某个合法的移动，将ai改变成ai'后满足a1^a2^...^ai'^...^an=0。不妨设a1^a2^...^an=k，则一定存在某个ai，它的二进制表示在k的最高位上是1（否则k的最高位那个1是怎么得到的）。这时ai^k

第三个命题，对于某个局面(a1,a2,...,an)，若a1^a2^...^an=0，一定不存在某个合法的移动，将ai改变成ai'后满足a1^a2^...^ai'^...^an=0。因为异或运算满足消去率，由a1^a2^...^an=a1^a2^...^ai'^...^an可以得到ai=ai'。所以将ai改变成ai'不是一个合法的移动。证毕。

看代码：

#include
#include
#include
#include
#include<string.h>
#include
#include
#include
#include<set>
#include
typedef long long ll;
using namespace std;
const ll mod=1e9+7;
const int maxn=1e6+10;
const ll maxa=32050;
#define INF 0x3f3f3f3f3f3f
ll n;
ll a[maxn];
void solve()
{
    ll x=0;
    for(int i=0;i)
        x^=a[i];
    if(x!=0)
        cout<<"Alice"<//总存在一个变化使得x==0，使得它为必败态，所以它本身是必胜态
    else
        cout<<"Bob"<<endl;
}
int main()
{
    cin>>n;
    for(int i=0;i)
        cin>>a[i];
    solve();
    return 0;
}

 

题目大意：排成直线的格子上放有n个棋子。棋子i放在左数第a[i]个格子上。Georgia和Bob轮流选择一个棋子向左移动。每次可以移动一个或者任意多格】

但是不允许反超其他的棋子，也不允许将两个棋子放在同一个格子内。无法进行移动的失败。假设Georgia先移动，当双方都采取最优策略时，谁会获胜？

限制条件：1<=n<=1000 1<=a[i]<=10000

输入

3

1 2 3

输出

Bob

输入

8

1 5 6 7 9 12 14 17

输出

Georgia

思路：如果将棋子两两成对当做整体进行考虑，我们就可以把这个游戏转化为Nim游戏了。先按棋子个数分奇偶情况讨论。

我们可以将每对棋子看作Nim中的一堆石子。石子堆中石子的个数等于两个棋子的间隔、

让我们看一下为什么可以这样转化。考虑其中的某一对石子，将右边的棋子向左移动就相当于从Nim的石子堆中取走石子，另一方面，将左边的石子向左移动，就相当于增加石子。这就与Nim游戏不同了。但是，即便对手增加了石子数量，只要将所加部分减回去就回到原来的状态了。所以这个游戏的胜负和Nim游戏胜负是一样的

看代码

#include
#include
#include
#include
#include<string.h>
#include
#include
#include
#include<set>
#include
#include

 5、硬币游戏2

Alice和Bob在玩这样一个游戏。给定k个数字q1,a1···ak。一开始，有n堆硬币，每堆各有xi枚硬币。Alice和Bob轮流选出其中一堆硬币，从中取出硬币。每次所取i硬币的枚数一定要在a1,a2

···ak当中。Alice先取，取光硬币的一方获胜。当双方都采取最优策略时谁会获胜？保证a1,a2···ak一定有个1

限制条件：1<=n<=1000000   1<=k<=100 1<=xi,ai<=10000

输入

n=3

k=3

a={1,3,4}

x={5,6,7}

输出

Alice

这和我们之前介绍的硬币问题1相似，只不过那道题中只有一堆硬币，而本题有n堆。如果依然用动态规划的话，状态数高达O(x1x2···xn)

在此，为了高效的求解该问题，引出Grundy值这一重要概念。利用它，不光这个游戏，其他许多游戏都可以转化成前面所介绍的Nim

让我们再来考虑一下只有一堆硬币的情况，qy硬币枚数x所对应的Grundy值的计算方法如下。

int grundy(x)

{

  集合S={}

 for(j=1...k)

 if(a[j]<=x])  将grundy(x-a[j])加入到S中

 return 最小的不属于S的非负整数

}

也就是说这样的Grundy值就是除了自己走任意一步所能到达的状态的Grundy值以外的最小非负整数。这样的Grundy值，和Nim游戏中的一个石子堆类似，有如下性质

Nim中有x颗石子的石子堆，能够转移成有0，1，···x-1颗石子的石子堆

从Grundy值为x的状态出发，能够转移到Grundy值为0，1，x-1的状态

只不过，与Nim不同的是，转移后的Grundy值也有可能增加。不过，对手总能够选取合适的策略回到相同的Grundy值的状态。，所以对胜负没有影响。

了解了一堆硬币Grundy值的计算方法之后，就可以将它看作Nim中的一个石子堆。

下面用的动态规划的方法，复杂度为O(xk)

#include
#include
#include
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#include
#include
#include
#include
#include
#include

　　

6、两个人在玩如下游戏

准备一张分成w*h的格子的长方形纸张，两人轮流切割纸张。要沿着格子的边界切割，水平或者垂直的将纸张切成两部分。切割了n次之后就得到了n+1张纸，每次选择切得的某一张

再进行切割。首先切出只有一个格子的纸张的一方获胜。当双方都采取最优策略时，先手必胜还是必败

限制条件

2<=w，h<=200

这道题也能用Grundy值来计算。当w*h的纸张分成两张时，假设所分得的纸张的Grundy值分别为g1,g2,则这两张纸对应的状态的Grundy值可以表示为g1^g2

看代码

#include
#include
#include
#include
#include<string.h>
#include
#include
#include
#include<set>
#include
#include

 

转载于:https://www.cnblogs.com/caijiaming/p/9313671.html