取石子游戏(hdu2516+FIB博弈)

G - 取石子游戏
Time Limit:1000MS     Memory Limit:32768KB     64bit IO Format:%I64d & %I64u
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Description

1堆石子有n个,两人轮流取.先取者第1次可以取任意多个,但不能全部取完.以后每次取的石子数不能超过上次取子数的2倍。取完者胜.先取者负输出"Second win".先取者胜输出"First win".  
 

Input

输入有多组.每组第1行是2<=n<2^31. n=0退出.  
 

Output

先取者负输出"Second win". 先取者胜输出"First win".  
参看Sample Output.  
 

Sample Input

      
      
      
      
2 13 10000 0
 

Sample Output

      
      
      
      
Second win Second win First win


又是取石子游戏,不过这次的和之前的可不一样了。好像是FIB博弈(感觉数学的的定理公式怎么就这么多呢。。。。无奈)


转载于:http://yjq24.blogbus.com/logs/46150651.html


有一堆个数为n的石子,游戏双方轮流取石子,满足:

1)先手不能在第一次把所有的石子取完;

2)之后每次可以取的石子数介于1到对手刚取的石子数的2倍之间(包含1和对手刚取的石子数的2倍)。

约定取走最后一个石子的人为赢家,求必败态。

这个和之前的Wythoff’s Game 和取石子游戏 有一个很大的不同点,就是游戏规则的动态化。之前的规则中,每次可以取的石子的策略集合是基本固定的,但是这次有规则2:一方每次可以取的石子数依赖于对手刚才取的石子数。

这个游戏叫做Fibonacci Nim,肯定和Fibonacci数列:f[n]:1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,… 有密切的关系。如果试验一番之后,可以猜测:先手胜当且仅当n不是Fibonacci数。换句话说,必败态构成Fibonacci数列。

就像“Wythoff博弈”需要“Beatty定理”来帮忙一样,这里需要借助“Zeckendorf定理”(齐肯多夫定理):任何正整数可以表示为若干个不连续的Fibonacci数之和。定理的证明可以在 这里 看到,不过我觉得更重要的是自己动手分解一下。

比如,我们要分解83,注意到83被夹在55和89之间,于是把83可以写成83=55+28;然后再想办法分解28,28被夹在21和34之间,于是28=21+7;依此类推 7=5+2,故 

如果n=83,我们看看这个分解有什么指导意义:假如先手取2颗,那么后手无法取5颗或更多,而5是一个Fibonacci数,如果猜测正确的话,(面临这5颗的先手实际上是整个游戏的后手)那么一定是先手取走这5颗石子中的最后一颗,而这个我们可以通过第二类归纳法来绕过,同样的道理,接下去先手取走接下来的后21颗中的最后一颗,再取走后55颗中的最后一颗,那么先手赢。

反过来如果n是Fibonacci数,比如n=89:记先手一开始所取的石子数为y,若y>=34颗(也就是89的向前两项),那么一定后手赢,因为89-34=55=34+21<2*34,所以只需要考虑先手第一次取得石子数y<34的情况即可,所以现在剩下的石子数x介于55到89之间,它一定不是一个Fibonacci数,于是我们把x分解成Fibonacci数:x=55+f[i]+…+f[j],若,如果f[j]<=2y,那么对B就是面临x局面的先手,所以根据之前的分析,B只要先取f[j]个即可,以后再按之前的分析就可保证必胜。

下证:f[j]<=2y

反证法:假设f[j]>2y,则 y < f[j]/2 = (f[j-1] + f[j-2])/2 < f[j-1]

而最初的石子数是个斐波那契数,即 f[k]=x+y < f[k-1]+f[i]+…+f[j]+f[j-1] <= f[k-1]+f[i]+f[i-1] <= f[k-1]+f[k-2] <= f[k] (注意第一个不等号是严格的,矛盾!)



ps:这个博弈还是第一次见,不过我觉得做博弈,重要的是能根据已知情况,猜测出未知的情况,这就是规律!


转载请注明出处:寻找&星空の孩子


//FIB博弈,找规律
//定理证明:http://yjq24.blogbus.com/logs/46150651.html

#include<stdio.h>
#define LL long long
#define MM 0x7FFFFFFF
LL len,Fib[100000];
void init()
{
    len=3;
    Fib[1]=1;
    Fib[2]=2;
    for(;;len++)
    {
        Fib[len]=Fib[len-1]+Fib[len-2];
        if(Fib[len]>(1LL<<31)) break;
    }
}
int main()
{
    init();
    LL n;
 //   printf("len=%lld,%lld\n",len,Fib[46]);
    while(scanf("%lld",&n),n)
    {
        if(n==3||n==2) { printf("Second win\n");continue;}
        LL t=3;
        bool bo=true;
        while(t<=len)
        {
            if(n==Fib[t]){bo=false;printf("Second win\n");break;}
            if(Fib[t]>n) break;
            t++;
        }
        if(bo) printf("First win\n");
    }
    return 0;
}


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