博弈论——尼姆博奕

尼姆博弈

有三堆各若干个物品,两个人轮流从某一堆取任意多的物品,规定每次至少取一个,多者不限,最后取光者得胜。
这种情况最有意思,它与二进制有密切关系,我们用(a,b,c)表示某种 局势,首先(0,0,0)显然是奇异局势,无论谁面对奇异局势,都必然失败。第二种奇异局势是(0,n,n),只要与对手拿走一样多的物品,最后都将导致 (0,0,0)。仔细分析一下,(1,2,3)也是奇异局势,无论对手如何拿,接下来都可以变为(0,n,n)的情形。
必败局面:也叫奇异局势。无论做出何出操作,最终结果都是输的局面。必败局面经过2次操作后,可以达到另一个必败局面。
必胜局面:经过1次操作后可以达到必败局面。
即当前局面不是必败局面就是必胜局面,而必胜局面可以一步转变成必败局面。
最终状态
(1)最后剩下一堆石子;(必胜局面)
(2)剩下两堆,每堆一个;(必败局面)
(3)当石子剩下两堆,其中一堆只剩下1颗,另一堆剩下多于n颗石子时,当前取的人只需将多于1颗的那一堆取出n-1颗,则局面变为刚才提到的必败局面。(必胜局面)
对于奇异局势(0,n,n)也一样,结果也是0。
方法一:
任何奇异局势(a,b,c)都有a(+)b(+)c =0。
注意到异或运算的交换律和结合律,及a(+)a=0,:
a(+)b(+)(a(+)b)=(a(+)a)(+)(b(+)b)=0(+)0=0。
所以从一个非奇异局势向一个奇异局势转换的方式可以是:
1)使 a = c(+)b
2)使 b = a(+)c
3)使 c = a(+)b
方法二:
对于奇异局势(0,n,n)也一样,结果也是0。
判断当前局势是否为必胜(必败)局势:
1)把所有堆的石子数目用二进制数表示出来,当全部这些数按位异或结果为0时当前局面为必败局面,否则为必胜局面;(证明略)
2)在必胜局面下,因为所有数按位异或的结果是大于零的,那么通过一次取,将这个(大于其它所有数按位异或的结果的)数下降到其它所有数按位异或的结果,这时局面就变为必败局面了
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