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標題: 高深的博弈論?不!這是中學生都能懂的遊戲必胜策略! [打印本頁]

作者: admin 時間: 2023-2-16 13:32
標題: 高深的博弈論?不!這是中學生都能懂的遊戲必胜策略!
本篇文章，将會商動態博弈里一類有趣的遊戲计谋——必胜/败计谋。

起首，動態博弈是指介入人的举措有前後次序，并且举措在後者可以察看到举措在先者的選擇，并据此作出响應的選擇。

典范的例子是下棋（如象棋、围棋、跳棋等）。下棋有两個博弈介入者，一人一步，遊戲法则和每步的信息都是彻底公然的，且無任何命運成份，遊戲的所有可能场合排场有限且遊戲法则已决议遊戲會在有限步内竣事。然後，策梅洛定理（Zermelo's theorem）奉告咱们：這種遊戲先行或後行方傍邊必有一方有必胜或必不败的计谋。

下面简略證实策梅洛定理。為便利计，對遊戲的所有可能状况（是指遊戲举行到某一步時的场合排场，包含下一步轮到谁）染色，若是某一状况已断定先手胜则该状况染黑，同理先手负则该状况染白。

若是某一状况是先手方举措且它的所有後继状况（即下一步的状况）都是白色，则這一状况染白。——你的回合但當你所有可能的下一步城市走到必败情景時，你已输了。

若是某一状况是先手方举措且存在它的某一個後继状况是玄色，则這一状况染黑。——你的回合且當你有一種法子能走到必胜情景時，你已赢了。

若是是背工方举措，同上。

此局先手（红）下一步不管怎样走，後继状况都是白色（输）

當以上染色竣事後，斟酌哪些未被染色的状况。若是该状况是先手方举措，按照以上染色法则，由于该状况输赢未分，必存在後继状况，且不克不及有一個玄色，且不克不及都是白色。以是它的所有後继状况中必存在一個未染色的状况。先手為了避免输，故會選擇從一個未染色状况轉移到另外一個未染色状况。對付背工同理。

以是，初始状况要末染黑要末染白，若未染色，则先背工城市選擇從一個未染色状况轉移到另外一個未染色状况，從而在未染色状况之間轮回直到有限步内竣事。

总结一下：

1. 没有平手，每一個遊戲场合排场要末是必胜態，要末是必败態；

2. 一個状况是必败態，當且仅當它的所有後继状况都是必胜態；

3. 一個状况是必胜態，當且仅當它的後继状况存在一個必败態。

必胜计谋的焦點本色是：理清必胜態和必败態，并机關必胜態與必败態之間的状况轉移。

下面拔取一些聞名遊戲的例子来阐明若何構建必胜/败计谋。為了便利，去掉可能呈現平手的遊戲。

Bash Game

有n枚棋子甲乙轮番拿，每次只能拿1~m枚，谁拿到最後一枚棋子算胜。若甲先拿，問：谁有必胜计谋？

當1≤n≤m時，甲（先手）必胜；

當n=m+1時，甲（先桑葚,手）無論拿几枚，乙（背工）均可以鄙人一次全拿完，即甲举措的所有後继状况都是乙必胜，以是甲（先手）必败；

當n=m+2時，甲（先手）只要拿1枚後，便可以讓乙先手并面對n=m+1的情景，即甲举措的某一個後继状况都是乙必败，以是甲（先手）必胜；

當m+2≤n≤2m+1時，甲（先手）只要拿n-m-1枚後，均可以讓乙先手并面對n=m+1的情景，以是甲（先手）必胜……

递推纪律已很较着了，當(m+1)|n時，乙（背工）必胜；不然甲（先手）必胜。

若是把問题改成“谁拿到最後一枚棋子算输”，其他均稳定。一样阐發不难获得當(m+1)|(n-1)時，乙（背工）必胜；不然甲（先手）必胜。

该問题很常见，也能够用“取余制胜法”解决，但理清必胜態與必败態之間的状况轉移能更直达本色，且能阐發更遍及的問题，好比下一個問题。

有n枚棋子甲乙轮番拿，每次只能拿1枚、3枚、4枚或5枚，谁拿到最後一枚棋子算胜．若甲先拿，問：谁有必胜计谋？

由于不克不及拿2枚，經常使用的法子失效了，故咱们继续斟酌状况轉移。

當n=1,3,4,5時，甲（先手）必胜；當n=2時，甲（先手）必败；

當n=6時，甲（先手）只關節痛貼布,要拿4枚後，便可以讓乙先手并面對n=2的情景，以是甲（先手）必胜；

當n=7時，甲（先手）只要拿對應的5枚後，同上，以是甲（先手）必胜；

當n=8時，甲（先手）不論是拿1,3,4,5枚後，乙先手面對剩下的7,5,4,3枚，都是先手必胜，即甲举措的所有後继状况都是乙必胜，以是甲（先手）必败；

當n=9時，甲（先手）只要拿1枚後，乙先手并面對n=8的情景，以是甲（先手）必胜；

當n=10時，甲（先手）不論是拿1,3,4,5枚後，乙先手面對剩下的9.,7,6,5枚，都是先手必胜，即甲举措的所有後继状况都是乙必胜，以是甲（先手）必败……

递推纪律還不太较着，大师可以本身再多寫几個看看纪律，最後的结論是，當8|n或8|(n-2)時，乙（背工）必胜；不然甲（先手）必胜。

若是把問题改成“谁拿到最後一枚棋子算输”，其他均稳定。一样阐發不难获得當8|(n-1)或8|(n-3)時，乙（背工）必胜；不然甲（先手）必胜。

该問题没法用“取余制胜法”解决，但仍可以用状况轉移解决，而下一個動態取子問题则更能阐明状况轉移這類钻研法子的合用遍及性。

有n枚棋子甲乙轮番拿，每次拿的不克不及跨越現有棋子数的一半。谁没有法子拿谁就算输。若甲先拿，問：谁有必胜计谋？

當n=1時，甲不克不及拿跨越0.5枚，甲（先手）必败；

當n=2時，甲可以拿1枚，则甲（先手）必胜；

當n=3時，甲只能拿1枚，乙先手并面對n=2的情景，以是甲（先手）必败；

當n=4,5,6時，甲只要對應拿1,2,3枚後，乙先手并面對n=3的情景，以是甲（先手）必胜；

當n=7時，甲不論是拿1,2,3枚後，乙先手并面對n=6,5,4的情景，以是甲（先手）必败；

當n=8時，甲可以拿1枚，乙先手并面對n=7的情景，以是甲（先手）必胜……

递推纪律仍不太较着，大师可以本身再多寫几個看看纪律，最後的结論是，當n=2^k-1(k∈N+)時，乙（背工）必胜；不然甲（先手）必胜。

下一個問题将加倍繁杂。

甲乙二人举行以下遊戲：在桌子上放着一堆石子，二人轮番执步，甲先行，执步者每步必需将每堆颗数過剩1颗的石子都分成两個较小的堆。

若谁在执步後能使得每堆石子都唯一1颗谁就获胜．若起頭時有n(n≥2)枚棋子，對每種环境會商甲乙的输赢环境。

為便利論述，如下的必胜態和必败態只针對付先手。

罗列發明2枚必胜，3枚必败。

4可分成一、3，後继3枚是必败態，则4枚必胜。

5可分成二、3，由于每一個堆数大于1的堆都要分，所今後继只能分成一、一、一、2（不斟酌顺序，下同），這個状况是必胜態，預防冠心病中藥,以是二、3是必败態，则5枚必胜。

6可分成三、3，後继只能分成一、二、一、2，這個状况是必胜懶人豐胸神器,態，以是三、3是必败態，则6枚必胜。

7有3種分法：

若分成一、6，後继6枚是必胜態，则该分法7枚败；

若分成二、5，後继為一、一、二、3時是必败態，以是二、5是必胜態，则该分法7枚败；

若分成三、4，後继為一、二、一、3時是必败態，以是三、4是必胜態，则该分法7枚败。

综上，7枚必败。

8可分成一、7，後继7枚是必败態，则8枚必胜……

因而發明两點：

一、2^k-1(k≥2) 為必败態，其余环境均為必胜態；

二、只必要斟酌每一個状况中至多棋子個数。

記每一個状况中至多棋子個数為该状况名。

思虑状况轉移：由于2^k-1(k≥2)状况為必败態，以是斟酌一個必败態2^k-1→必胜態→必败態2^(k-1)-1的轉移回合。

该進程分為两步，第一步是必败態的後继，必要斟酌所有分法，第二步是必胜態的後继，只需斟酌存在一種分法。即對付2^k-1状况的任何一種分法，後继总存在一種分法使得分後為2^(k-1)-1状况。

起首由于每堆城市被分，以是实在除最大的堆，其余小堆怎样分對後续的進程常常没有影响。由于每次朋分，所有不為1的堆数城市减小，無妨设最大堆的A的堆数為x，其余某個小堆B堆数為y 。

第一步不管怎样分，A堆分後的较大堆的堆数很多于(x+1)/2，堆分後的较大堆的堆数不跨越y-1；第二步存在一種分法：把堆分後的较大堆分成两堆，此中包管一堆的堆数很多于(x-1)/2，若是能继续分的话，把堆分後的两部門各自分成两堆，此中包管分後的两堆的堆数均不跨越y/2。

由于y<x，以是(y/2)≤(x-1)/2

即B堆分两次後的所有堆的堆数，均不大于A堆分两次後的最大堆的堆数。

以是一回合後，必定有法子包管小堆分完後的最大堆也不跨越最大堆分完後的最大堆。

结論：只必要斟酌每次分完後最大堆的棋子数。

對付2^k-1的状况，先手非論怎样分，最大堆在朋分後的最大堆必定在2^(k-1)~2^k-2之間，記為m，则下一小我面临最大為m的状况，可以将其分為

两堆。

因而先手再次拿到2^(k-1)-1的状况，以此轮回．以是此為一個必败態→必胜態→必败態的轉移。

直到k=3時，此時2^(3台北外約,-1)-1=3，必败態

综上，當

時，乙（背工）必胜；不然甲（先手）必胜。

可见，在没有法则抵偿的环境下，此類遊戲（大大都），先手具备先發上風。

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