博弈论中的尼姆博弈

尼姆博奕(Nimm Game):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。

    计算机算法里面有一种叫做按位模2加,也叫做异或的运算,我们用符号(+)表示这种运算。这种运算和一般加法不同的一点是1+1=0。先看(1,2,3)的按位模2加的结果:

1 =二进制01
2 =二进制10
3 =二进制11 (+)
———————
0 =二进制00 (注意不进位)

    对于奇异局势(0,n,n)也一样,结果也是0。

    任何奇异局势(a,b,c)都有a(+)b(+)c =0。

如果我们面对的是一个非奇异局势(a,b,c),要如何变为奇异局势呢?假设 a < b< c,我们只要将 c 变为 a(+)b,即可,因为有如下的运算结果: a(+)b(+)(a(+)b)=(a(+)a)(+)(b(+)b)=0(+)0=0。要将c 变为a(+)b,只要从 c中减去 c-(a(+)b)即可。

    例1。(14,21,39),14(+)21=27,39-27=12,所以从39中拿走12个物体即可达到奇异局势(14,21,27)。

    例2。(55,81,121),55(+)81=102,121-102=19,所以从121中拿走19个物品
就形成了奇异局势(55,81,102)。

    例3。(29,45,58),29(+)45=48,58-48=10,从58中拿走10个,变为(29,4

5,48)。


链接:

http://acm.hfut.edu.cn/OnlineJudge/  (2014京胜杯D题)

#include<iostream>
#include<cstdio>
using namespace std;
const int maxn=10001;
int a[maxn];
int main()
{
    int n;
    while(cin>>n)
    {
        int sum=0;
        for(int i=0;i<n;i++)
        {
            cin>>a[i];
            sum^=a[i];
        }
        if(sum==0)
            cout<<"No"<<endl;
        else
            cout<<"Yes"<<endl;
    }
    return 0;
}


如果我们面对的是一个非奇异局势(a,b,c),要如何变为奇异局势呢?假设 a < b< c,我们只要将 c 变为 a(+)b,即可,因为有如下的运算结果: a(+)b(+)(a(+)b)=(a(+)a)(+)(b(+)b)=0(+)0=0。要将c 变为a(+)b,只要从 c中减去 c-(a(+)b)即可。

    例1。(14,21,39),14(+)21=27,39-27=12,所以从39中拿走12个物体即可达到奇异局势(14,21,27)。

    例2。(55,81,121),55(+)81=102,121-102=19,所以从121中拿走19个物品
就形成了奇异局势(55,81,102)。

    例3。(29,45,58),29(+)45=48,58-48=10,从58中拿走10个,变为(29,4
5,48)。


链接:

http://acm.hdu.edu.cn/showproblem.php?pid=1850


可选步数为任意步,SG(x) = x; 
本题中每一堆都可以选任意个,所以每一堆的SG值都是所剩余的个数。
最后结果是所有堆的SG值异或的结果。令ans = 所有堆的SG值异或的结果
如果ans == 0,则是必败点。
如果ans != 0,使取后结果为0的策略是必胜策略
具体怎么取呢?
每一堆的数值与ans相异或,所得的结果就是这一堆可以取的数量。
但是,如要这一堆数量没有这么多,就不可以这么取


#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstring>
using namespace std;
const int maxn=101;
int a[maxn];
int main()
{
    int n;
    while(cin>>n)
    {
        if(n==0)
            break;
            int sum=0;
        for(int i=0;i<n;i++)
        {
            cin>>a[i];
            sum^=a[i];
        }
        int ans=0;
        for(int i=0;i<n;i++)
        {
            if(a[i]>(sum^a[i]))
                ans++;
        }
        cout<<ans<<endl;
    }
    return 0;
}


取火柴游戏

链接:

http://acm.hdu.edu.cn/showproblem.php?pid=1907

题意:n堆火柴,2人每次从任意一堆中取至少1个,也可以将整堆取玩,取得最后一根火柴的人输

定义:若所有火柴数异或为0,则该状态被称为利他态,用字母T表示;否则, 为利己态,用S表示。

[定理1]:对于任何一个S态,总能从一堆火柴中取出若干个使之成为T态。

[定理2]:T态,取任何一堆的若干根,都将成为S态。

[定理 3]:S态,只要方法正确,必赢。

[定理4]:T态,只要对方法正确,必败。


接着来解决第二个问题
定义:若一堆中仅有1根火柴,则被称为孤单堆。若大于1根,则称为充裕堆。
定义:T态中,若充裕堆的堆数大于等于2(若充裕堆数为1,则最后异或一定不为0 ,因为高位只有一个1,异或结果一定不为0),则称为完全利他态,用T2表示;若充裕堆的堆数等于0,则称为部分利他态,用T0(说明孤单堆的数目一定是偶数,否则异或结果定不为0,且因为是偶数,后拿的一定会最后取光所有物品,在第二个问题中先拿的是赢家)表示。


孤单堆的根数异或只会影响二进制的最后一位,但充裕堆会影响高位(非最后一位)。一个充裕堆,高位必有一位不为0,则所有根数异或不为0。故不会是T态。

[定理5]:S0态,即仅有奇数个孤单堆,必败。T0态必胜。 

[定理6]:S1态( 一堆充裕堆,x个孤单堆),只要方法正确,必胜。 

证明:
若此时孤单堆堆数为奇数,把充裕堆取完 , 变成S0;

否则有偶数个孤单堆,将充裕堆取得剩一根。这样,就变成奇数个孤单堆即
S0,由对方取。

由定理5 ,必胜。

[定理7]:S2态不可转一次变为T0态。

[定理8]:S2态可一次转变为T2态。 

(若充裕堆>2 (1:充裕堆为偶数,孤单堆为奇数,将一个孤单堆取完),(2:充裕堆为奇数,若孤单堆为偶数,则取完一个充裕堆,若孤单堆为奇数,则取得一个充裕堆剩1个。))

[定理9]:T2态,只能转变为S2态或S1态。(
若充裕堆>2则可转变为S2 ,若充裕堆=2,则可转变为S1
)。

[定理10]:S2态,只要方法正确,必胜.

证明:
方法如下: 
      1)  S2态(),就把它变为T2态()。(由定理8) 
      2)  对方只能T2转变成S2态或S1态((定理9)
           若转变为S2,  转向1) 
           若转变为S1(),  这己必胜。(定理5)

定理11]:T2态必输。

综上所述,若是 
  S2,S1,T0 。 则先下的人必胜。

                  若是 
 T2,S0 。则先下的人必输。

#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstring>
using namespace std;
const int maxn=101;
int a[maxn];
int main()
{
    int t;
    cin>>t;
    while(t--)
    {
        int n;
        cin>>n;
        int ans=0;
        int sum1=0;
        int sum2=0;
        for(int i=0;i<n;i++)
        {
            cin>>a[i];
            if(a[i]>=2)
                sum1++;
            else
                sum2++;
            ans^=a[i];
        }
        if((ans!=0&&sum1>0)||(ans==0&&sum1==0))
            cout<<"John"<<endl;
        else if((ans!=0&&sum1==0)||(ans==0&&sum1>1))
            cout<<"Brother"<<endl;
    }
    return 0;
}

 链接:

http://acm.hdu.edu.cn/showproblem.php?pid=2509

#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstring>
using namespace std;
const int maxn=101;
int a[maxn];
int main()
{
    int n;
    while(cin>>n)
    {
        int ans=0;
        int sum=0;
        for(int i=0;i<n;i++)
        {
            cin>>a[i];
            if(a[i]>1)
                sum++;
            ans^=a[i];
        }
        if((ans!=0&&sum>0)||(ans==0&&sum==0))
            cout<<"Yes"<<endl;
        else if((ans==0&&sum>1)||(ans!=0&&sum==0))
            cout<<"No"<<endl;
    }
    return 0;
}


原文地址:https://www.cnblogs.com/wolf940509/p/6617119.html