吴昊品游戏核心算法(新年特别篇)—— 2堆级别的取石子游戏(威佐夫博弈)(HDOJ 1527)

 

  如图所示,有一些石子,我们在这里将其分为两堆,数量任意,可以不同。游戏开始由两个人轮流取石子。游戏规定,每次有两种不同的取法,一是可以在任意的一堆中取走任意多的石子;二是可以在两堆中同时取走相同数量的石子。最后把石子全部取完者为胜者。现在给出初始的两堆石子的数目,如果轮到你先取,假设双方都采取最好的策略,问最后你是胜者还是败者。

  首先,给出本人先取(先取者,在很多情况下,都有迎来胜利曙光的契机,比如拿破仑,他即使在最后的最后,也是选择首先出击的,这乃是最勇敢的策略,也是最 明智的策略!当然,先走未必都是好的,在以后的例子中可以看到)的条件,输入为两堆石子的数目(这里用int类型是可以装入的),输出分两种情况,如果本 人获胜则输出1,如果本人失败则输出0 (Source:HDOJ 1527)。

  威佐夫博弈与必败点的规律

  前几个必败点如下:(0,0),(1,2),(3,5),(4,7),(6,10),(8,13)……可以发现,对于第k个必败点(m(k),n(k))来说,m(k)是前面没有出现过的最小自然数,n(k)=m(k)+k。

  一个必败点的性质:

1.所有自然数都会且仅会出现在一个必败点中;

证 明:m(k)是前面没有出现过的最小自然数,自然与前k-1个必败点中的数字都不同;m(k)>m(k-1),否则违背m(k-1)的选择原 则;n(k)=m(k)+k>m(k-1)+(k-1)=n(k-1)>m(k-1),因此n(k)比以往出现的任何数都大,即也没有出现 过。又由于m(k)的选择原则,所有自然数都会出现在某个必败点中。性质1证毕。

2.规则允许的任意操作可将必败点移动到必胜点;

证明:以必败点(m(k),n(k))为例。若只改变两个数中的一个,由于性质1,则得到的点一定是必胜点;若同时增加两个数,由于不能改变两数之差,又有n(k)-m(k)=k,故得到的点也一定是必胜点。性质2证毕。

3.一定存在规则允许的某种操作可将必胜点移动到必败点;

证 明:以某个必胜点(i,j)为例。因为所有自然数都会出现在某个必败点中,故要么i等于m(k),要么j等于n(k)。若i=m(k),j> n(k),可从j中取走j-n(k)个石子到达必败点;若i=m(k),jm(k),j=n(k),可从i中取走i-m(k)个石子到达必败点;

若 i=m(k),j>n(k),可从j中取走j-n(k)个石子到达必败点;若i=m(k),j<n(k),可从两堆同时拿走 m(k)-m(j-m(k)),从而到达必败点(m(j-m(k)),m(j-m(k))+j-m(k));若i>m(k),j=n(k),可从i 中取走i-m(k)个石子到达必败点;若i<m(k),j=n(k),需要再分两种情况,因为i一定也出现在某个必败点中,若i=m(l),则从j 中拿走j-n(l),若i=n(l),则从j中拿走j-m(l),从而到达必败点(m(l),n(l))。性质3证毕。

  必败点与黄金分割(黄金分割很邪乎啊!任何地方都有用到的)

  判断一个点是不是必败点的公式与黄金分割有关,为:

m(k) = k * (1 + sqrt(5))/2

n(k) = m(k) + k

 

   Solve:有了推导和公式之后,代码就很简单了,注意库函数开了一个C++自带的#include<algorithm>,这里调用了swap(x,y)交换两个数,以及floor(x)进行向下舍入。

 

 1 #include <iostream>
 2 #include <algorithm>
 3 #include <cmath>
 4 using namespace std;
 5 int main()
 6 {
 7     int m,n;
 8     while(scanf("%d%d",&m,&n) != EOF)
 9     {
10         if(m > n)
11             swap(m,n);
12         int k = n - m;
13         int data = floor(k*(1.0+sqrt(5.0))/2);
14 
15         //data==m的时候,处于必败点的位置
16         puts(data == m ? "0" : "1");
17     }
18 }

posted on 2013-02-27 22:56  吴昊系列  阅读(156)  评论(0编辑  收藏  举报

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