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ACM 數論篇——博弈論

此類問題一般有如下特點:

1、博弈模型為兩人輪流決策的非合作博弈。即兩人輪流進行決策,並且兩人都使用最優策略來獲取勝利。

2、博弈是有限的。即無論兩人怎樣決策,都會在有限步後決出勝負

3、公平博弈。即兩人進行決策所遵循的規則相同。

NO.1 巴什博弈

問題模型:只有一堆 n 個物品,兩個人輪流從這堆物品中取物,規定每次至少取一個,最多取 m 個,最後取光者得勝。

解決思路: 必勝攻略——只要保證能夠給對手留下 (m+1) * k 個物品,必然獲勝。大致分為兩種情況:

  • ①、當 n = (m+1) * k (k 為任意整數)時,後手勝 ——> 因為先手無法實現必勝攻略
    ,而後手可以。例如,先手取 x 個、後手取 m+1-x 個 … 依次迴圈下去,後手可以保證留給先手 (m+1) * k 個物品,後手必勝;
  • ②、當 n = (m+1) * k + s(k 為任意整數,s ∈ [1,m])時,先手勝 ——> 因為先手可以實現必勝攻略,而後手不行。例如,先手一定要取 s 個、後手取 x 個、先手取 m+1-x 個 … 依次迴圈下去,先手可以保證留給後手 (m+1) * k 個物品,先手必勝;

變形一:條件不變,改為最後取光的人輸
必勝策略:只要保證能夠給對手留下 (m+1)*k + 1 個物品即可。
結論:n = (m+1)* k + 1(k 為任意整數) 時

後手勝。否則,先手勝。

題目練習:
HDU:2188 2149 1846 1847
POJ:2368

※ 巴什博弈擴充套件

問題模型:只有一堆 n 個物品,兩個人輪流從這堆物品中取物,規定每次至少取 a 個,最多取 b 個,如果最後剩餘物品的數量小於 a 個,則不能再取,最後取光或者導致對方無法取物品(取完之後剩餘物品數量小於 a 個)者得勝。

解決思路: 必勝攻略——只要保證能夠給對手留下 (a+b) * k 個物品,必然獲勝。大致分為兩種情況:

  • ①、當 n = (a+b) * k (k 為任意整數)時,後手勝。 因為先手無法實現必勝攻略,而後手可以。例如,先手取 x 個、後手取 a+b-x 個
    … 依次迴圈下去,後手可以保證留給先手 (a+b) * k 個物品,後手必勝;
  • ②、當 n = (a+b) * k + s(k 為任意整數)時,對 s 分以下情況:
    • i、當 s ∈ [1,a) 時,後手勝。相當於第 ① 種情況,因為最後剩餘的 s 個物品,誰也取不了;
    • ii、當 s ∈ [a,b] 時,先手勝。因為先手可以實現必勝攻略,而後手不行。例如,先手一定要取 s 個、後手取 x 個、先手取 a+b-x 個 … 依次迴圈下去,先手可以保證留給後手 (a+b) * k 個物品,先手必勝;
    • iii、當 s ∈ (b,a+b) 時,先手勝。先手取完之後,相當於第 i 種情況,只不過獲勝者反轉。

擴充套件變形一: 其他條件不變,改為最後取光或者導致對方無法取物品(取完之後剩餘物品數量小於 a 個)者輸。
必勝策略: 只要保證能夠給對手留下 (a+b) * k + a 個物品,必然獲勝。
結論:只需將上一個的結論,n 改為 n-a 即可。

擴充套件變形二: 其他條件不變,如果最後剩餘物品的數量小於 a 個,則要一次取完
必勝策略: 只要保證能夠給對手留下 (a+b) * k 個物品,必然獲勝。
結論:

  • ①、當 n = (a+b) * k (k 為任意整數)時,後手勝
  • ②、當 n = (a+b) * k + s(k 為任意整數)時,對 s 分以下情況:
    • i、當 s ∈ [1,a) ∪ [a,b] 時,先手勝
    • ii、當 s ∈ (b,a+b) 時,後手勝

擴充套件變形三: 其他條件不變,如果最後剩餘物品的數量小於 a 個,則要一次取完。並且最後取完的人輸
必勝策略: 只要保證能夠給對手留下 (a+b) * k + a 個物品,必然獲勝。
結論: 只需將上一個的結論,n 改為 n-a 即可。

未完待續……

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