一种简单的有必胜策略的减法博弈情况
描述:有n个石头你可以拿最少一个最多m个,拿走最后一个石头的人获胜,变体就是反过来,最后拿走的人失败
关键证明:
首先考虑两种简单情形,我们称某一n的值是先手方\后手方的制胜位置,是指此n值下先手方\后手方有必胜策略:
我们先考虑n<m+1的简单情形。此时先手方行动,由于物品数量小于m+1,故至多为m件物品,先手方一次性拿完所有物品即可胜利。即n=1,2,…,m是先手方的制胜位置。
我们再考虑n=m+1的简单情形。此时先手方行动,他只能拿取1至m件物品,这意味着他无法一次将物品拿完,只能给后手方留下1至m件物品,而这一数量的物品恰好可被后手方一次性拿完。故后手方胜利。即n=m+1是后手方的制胜位置。
下面我们考虑所有的n,不妨设,其中。由带余数除法知识可知,满足上面条件的整数k与r是唯一的。仍分为两种情形讨论:
,此时。不妨设先手方取出了x个物品,后手方只需要取出m+1-x个物品,使得,故使得n仍然整除m+1且后手方仍是后手方。如此操作下去,直到n=m+1的简单情形。这就说明了n可被m+1整除时是后手方的制胜位置。
,此时。故此时先手方可以取走r件物品,使得n可被m+1整除,且自身处于后手方位置,再由上面的讨论可知有必胜策略。这就说明了n不可被m+1整除时是先手方的制胜位置。
我的想法:
讨论最开始的博弈结果和按照最初结果推广是一个算法的关键
变体同理
首先考虑两种简单情形:
若n=1,则由于先手方不能不拿取物品,所以先手方取完了物品,先手方失败,后手方直接获胜。
若,此时由于,故先手方可以拿取n-1件物品,而只留下1件物品给后手方。从而由上面一种情况可知,先手方有必胜策略。
下面我们考虑所有的n,不妨设,其中。由带余数除法知识可知,满足上面条件的整数k与r是唯一的。仍分为两种情形讨论:
,此时。不妨设先手方取出了x个物品,后手方只需要取出m+1-x个物品,使得 ,即使得n整除m+1的余数仍为1且后手方仍是后手方。如此操作下去,直到n=1的简单情形。这就说明了n整除m+1的余数为1时是后手方的制胜位置。
,此时或r=0。故此时若则先手方可以取走r-1件物品,若r=0则先手方可以取走m件物品,n整除m+1的余数为1,且自身处于后手方位置,再由上面的讨论可知有必胜策略。这就说明了n整除m+1的余数为1时是先手方的制胜位置。