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博弈论基础

时间:2024-08-27 16:07:26浏览次数:11  
标签:博弈论 博弈 游戏 sg texttt 基础 oplus SG

前置知识

\(\operatorname {mex}\):没有出现过的最小自然数,如 \(\operatorname {mex} \{0,2,3\}=1\)。
\(\oplus\):按位异或。

前言

博弈类问题大致分为,公平组合游戏、非公平组合游戏(绝大多数的棋类游戏)、反常游戏。
只需要关注公平组合游戏 \(\texttt{(ICG)}\),反常游戏是公平组合游戏的变形,经济类博弈也不是博客所讨论的范围

  • 两个玩家轮流行动游戏方式一致
  • 两个玩家对状况完全了解
  • 游戏一定会在有限步数内分出胜负
  • 游戏以玩家无法行动结束

博弈的双方都被认为是神之个体,因为所有玩家对状况完全了解,且充分为自己打算,绝对理性
当局面确定,结果必然注定,并且没有任何随机的成分
游戏中的每一个状态,最终导致的结果也必然注定,只有必胜态、必败态,两种状态
这一类博弈问题的结果没有任何意外,一方可以通过努力去改变结果是不可能的,这一点是反直觉的。

  • 常用对数器打表来找规律。
  • 博弈论的题目就是 要干去干,去找规律,不要怕

巴什博弈 \(\texttt{(Bash)}\)

\(n\) 个的石头,每次操作可以拿走 \([1,m]\) 个石头。拿到最后 \(1\) 个石头的人获胜(也就是不能拿石头的人输)。

这个问题特别简单,就是显然答案是如果 \(n\) 为 \(m+1\) 的倍数那么先手输,否则先手赢。

\(\texttt{sg}\) 函数

接下来引入 \(\texttt{sg}\) 函数。

\(\texttt{sg}\) 表示当前状态的胜负情况。

有如下公式 \(sg(A)=\operatorname {mex} (sg(B)|A\to B)\)。

式子中的 \(A\) 和 \(B\) 表示状态,\(A\to B\) 表示 \(A\) 状态可以达到 \(B\)状态。也就是说我们可以通过 \(A\) 能达到的状态的SG函数值推算出 \(A\) 的 \(SG\) 值。

如果 \(\texttt{sg}\) 值为 \(0\) 则表示先手输,否则先手赢。

数学归纳法证明:

  1. 最终状态 \(SG=0\)。
  2. 对于任意一个必胜态 \(SG\not=0\),存在一个后继态 \(SG=0\)
  3. 对于任意一个必败态 \(SG=0\),不存在一个后继态 \(SG=0\)。

\(\texttt{e.g.}\):在巴什博奕中:当 \(m = 2\) 时,\(\texttt{sg[0]=0,sg[1]=1,sg[2], sg[3]=0,}\cdots\)。

\(\texttt{FAQ}\):

  • Q: 不就是判断一个输赢吗?为什么要用一个 \(\texttt {int}\),我 \(\texttt{bool}\) 也可以啊。
  • A: 是的,确实可以只有 \(\texttt{bool}\),用 \(\texttt{int}\) 另有用途,我们下面会讲。

P2197 【模板】\(\texttt{(Nim)}\) 游戏———\(\texttt{sg}\) 多个独立的子问题的合并

题目描述

甲,乙两个人玩 \(\texttt{nim}\) 取石子游戏。

\(\texttt{nim}\) 游戏的规则是这样的:地上有 \(n\) 堆石子(每堆石子数量小于 \(10^4\)),每人每次可从任意一堆石子里取出任意多枚石子扔掉,可以取完,不能不取。每次只能从一堆里取。最后没石子可取的人就输了。假如甲是先手,且告诉你这 \(n\) 堆石子的数量,他想知道是否存在先手必胜的策略。

公式引入

若局面X由若干个子游戏 \(X1,X2...Xn\) 构成,则
\(SG(x)=SG(X_1)\oplus SG(X_2) \oplus \cdots\oplus SG(X_n)\)

数学归纳法证明:

  1. 最终局面成立
  2. \(\forall X\),所有后继局面可以取到 \(G(X_1)\oplus SG(X_2) \oplus \cdots\oplus SG(X_n)-1\),取不到\(SG(X_1)\oplus SG(X_2) \oplus \cdots \oplus SG(X_n)\)

同样看做 \(\texttt{Nim}\) 游戏

设 \(S \rightarrow S_1\)

\(S \oplus (S \oplus S_1) =S_1\)

设 \((S \oplus S_1)\) 最高位为 \(k\),存在 \(A\) 使得 \(k\) 位为 \(1\)。

那么\(A \oplus (S \oplus S_1) < A\),所以让 \(A\) 变成\(A \oplus (S \oplus S_1)\)就行了。

问题解答

显然对于每一个子问题,对于石头个数为 \(n\), \(\texttt {sg(n)=n}\)。

所以 \(SG=\oplus_{i=1}^{n}a_i\)。判断 \(\oplus_{i=1}^{n}a_i 是否为零即可\)

代码

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int t, n, a;
signed main(){
	scanf("%d", &t);
	while (t--) {
		scanf ("%d", &n); int ans = 0;
		while (n--) scanf("%d", &a), ans ^= a;
		if (ans == 0) puts("No"); else puts("Yes");
	}
    return 0;
}

参考资料

施工进度

标签:博弈论,博弈,游戏,sg,texttt,基础,oplus,SG
From: https://www.cnblogs.com/kimi0705/p/18382642/game

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