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關於博弈論(,,有時間的時候補坑)

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很喜歡博弈論的題!才不是因為它代碼短

那麽我們接下來就來看一下博弈論及其算法實現

大家在日常生活中應該都接觸過五子棋,它其實也有先手有必贏策略的遊戲,有人也會說我就算先手我也會輸啊~

所以,博弈論問題都有一個前提,那就是參與者都夠聰明(沒有歧義昂

一.巴什博弈(bash game)

有一堆物品,包含n個,兩個人輪流從中取出一個,最後不能取到的人輸。

考慮到 若n=m+1 那麽 第一個人不論如何取都不能取勝。

進一步我們發現 若 n=k*(m+1)+r; 先取者拿走 r 個,那麽後者再拿(1~m)個 n=(k-1)*(m+1)+s;

先取者再拿走s 個 最後總能造成 剩下n=m+1 的局面。

因此,此時先手有必贏策略。

相對應的,若n=k*(m+1) 那麽先取者必輸。

因此我們可以寫出對應的程序(默認 n m都大於0)

有N堆時也一樣,只不過是加起來再判斷而已。

二.尼姆博弈(Nimm Game)

有三堆各若幹個物品,兩個人輪流從某一堆取任意多的物品,規定每次至少取一個,多者不限,最後取光者得勝。 這種情況最有意思,它與二進制有密切關系,我們用(a,b,c)表示某種 局勢,首先(0,0,0)顯然是奇異局勢,無論誰面對奇異局勢,都必然失敗。第二種奇異局勢是(0,n,n),只要與對手拿走一樣多的物品,最後都將導致 (0,0,0)。仔細分析一下,(1,2,3)也是奇異局勢,無論對手如何拿,接下來都可以變為(0,n,n)的情形。
必敗局面:也叫奇異局勢。無論做出何出操作,最終結果都是輸的局面。必敗局面經過2次操作後,可以達到另一個必敗局面。
必勝局面:經過1次操作後可以達到必敗局面。
即當前局面不是必敗局面就是必勝局面,而必勝局面可以一步轉變成必敗局面。
最終狀態:
(1)最後剩下一堆石子;(必勝局面)
(2)剩下兩堆,每堆一個;(必敗局面)
(3)當石子剩下兩堆,其中一堆只剩下1顆,另一堆剩下多於n顆石子時,當前取的人只需將多於1顆的那一堆取出n-1顆,則局面變為剛才提到的必敗局面。(必勝局面) 對於奇異局勢(0,n,n)也一樣,結果也是0。 方法一: 任何奇異局勢(a,b,c)都有a(+)b(+)c =0。
註意到異或運算的交換律和結合律,及a(+)a=0,: a(+)b(+)(a(+)b)=(a(+)a)(+)(b(+)b)=0(+)0=0。 所以從一個非奇異局勢向一個奇異局勢轉換的方式可以是: 1)使 a = c(+)b 2)使 b = a(+)c 3)使 c = a(+)b 方法二: 對於奇異局勢(0,n,n)也一樣,結果也是0。
判斷當前局勢是否為必勝(必敗)局勢: 三.威佐夫博奕(Wythoff Game) 提到這個問題,我們首先要說到有一種很有意思的遊戲,就是有物體若幹堆,可以是火柴棍或是圍棋子等等均可。兩個人輪流從堆中取物體若幹,規定最後取光物體者取勝。這是我國民間很古老的一個遊戲,別看這遊戲極其簡單,卻蘊含著深刻的數學原理。下面我們來分析一下要如何才能夠取勝。

這個問題其實是可以用巴什博弈來看的,但是我們要用的是威佐夫博奕。

威佐夫博奕(Wythoff Game):有兩堆各若幹個物品,兩個人輪流從某一堆或同時從兩堆中取同樣多的物品,規定每次至少取一個,多者不限,最後取光者得勝。

這種情況下是頗為復雜的。我們用(ak,bk)(ak ≤ bk ,k=0,1,2,...,n)表示兩堆物品的數量並稱其為局勢,如果甲面對(0,0),那麽甲已經輸了,這種局勢我們稱為奇異局勢。前幾個奇異局勢是:(0,0)、(1,2)、(3,5)、(4,7)、(6,10)、(8,13)、(9,15)、(11,18)、(12,20)。

可以看出,a0=b0=0,ak是未在前面出現過的最小自然數,而 bk= ak + k,奇異局勢有如下三條性質:

1、任何自然數都包含在一個且僅有一個奇異局勢中。

由於ak是未在前面出現過的最小自然數,所以有ak > ak-1 ,而 bk= ak + k > ak-1 + k-1 = bk-1 > ak-1 。所以性質1。成立。

2、任意操作都可將奇異局勢變為非奇異局勢。

事實上,若只改變奇異局勢(ak,bk)的某一個分量,那麽另一個分量不可能在其他奇異局勢中,所以必然是非奇異局勢。如果使(ak,bk)的兩個分量同時減少,則由於其差不變,且不可能是其他奇異局勢的差,因此也是非奇異局勢。

3、采用適當的方法,可以將非奇異局勢變為奇異局勢。

假設面對的局勢是(a,b),若 b = a,則同時從兩堆中取走 a 個物體,就變為了奇異局勢(0,0);如果a = ak ,b > bk,那麽,取走b - bk個物體,即變為奇異局勢;如果 a = ak , b < bk ,則同時從兩堆中拿走 ak - ab - ak個物體,變為奇異局勢( ab - ak , ab - ak+ b - ak);如果a > ak ,b= ak + k,則從第一堆中拿走多余的數量a - ak 即可;如果a < ak ,b= ak + k,分兩種情況,第一種,a=aj (j < k),從第二堆裏面拿走 b - bj 即可;第二種,a=bj (j < k),從第二堆裏面拿走 b - aj 即可。

從如上性質可知,兩個人如果都采用正確操作,那麽面對非奇異局勢,先拿者必勝;反之,則後拿者取勝。

那麽任給一個局勢(a,b),怎樣判斷它是不是奇異局勢呢?我們有如下公式:

ak =[k(1+√5)/2],bk= ak + k (k=0,1,2,...,n 方括號表示取整函數)

奇妙的是其中出現了黃金分割數(1+√5)/2 = 1.618...,因此,由ak,bk組成的矩形近似為黃金矩形,由於2/(1+√5)=(√5-1)/2,可以先求出j=[a(√5-1)/2],若a=[j(1+√5)/2],那麽a = aj,bj = aj + j,若不等於,那麽a = aj+1,bj+1 = aj+1+ j + 1,若都不是,那麽就不是奇異局勢。然後再按照上述法則進行,一定會遇到奇異局勢。

雖然你單身,但是你胖若兩人。

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