有两堆石子,数量任意,可以不同。游戏开始由两个人轮流取石子(至少取1个)。
每次有两种不同的取法,规则如下:
1.一是可以在任意的一堆中取走任意多的石子;2.二是可以在两堆中同时取走相同数量的石子。
最后把石子全部取完者为胜者,假设双方都采取最好的策略,给定初始数量,你是否有必胜的把握?
为方便描述,设 表示两堆石子数量分别为 ,且你先取。
1. 表示必胜
2. 表示必败
3.石堆没有顺序优先级,所以
1.两堆石子数量一样,两堆都取 个,必胜,得 2.只有一堆石子,一堆取 个,必胜,得 3.石子数量为 ,只能取(1,0),(2,0),(1,1),剩下石子为(1,1),(0,1),(1,0)对方都能胜,所以必败,得 ,称此为奇异局势(必败局势)。
可以得到如下规律:
奇异局势有,必败
蓝色为先取的数量,一次就可以将状态转为奇异局势,必胜
都可以转为 ,必胜
都可以转为 ,必胜
可以转化为 的奇异局势,而且 也可以转化为
即奇异局势为,且 不能重复出现
结论:如果两个人都采取最优策略,面对非奇异局势,先拿必胜;面对奇异局势,后拿必胜。
这个其实是经典的威佐夫博弈问题,但首先我们先介绍另一个定理,贝蒂定理。
设 是正无理数,且 。
记,( 为取整函数)。
则 是 的一个划分, 。
证明如下
,对于不同整数 各不相同。
假设 ,则存在正整数 使得 ,
即
, ,
两式相加得
,与 为整数矛盾。
假设 , 则存在正整数 使得,
由此得 (因为a是无理数),
类似有
,
两式相加得
,与 为整数矛盾。
设奇异局势构成的序列组为 , 即为通项公式,可以看出 是一个贝蒂序列。
设 ,
因为,即 。
代入 ,得 。
即 。
而 。
给定一个局势 ,得 ,
如果 ,则是奇异局势,否则不是。
poj1067:http://poj.org/problem?id=1067
const double q = (1 + sqrt(5.0)) / 2.0;
bool isWythoff(int a, int b) {
int t;
if (a > b) t = a, a = b, b = t;
return (int) ((b - a) * q) == a;
}
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