• 【博弈论】 海盗分金问题


    HDU 1538 A Puzzle for Pirates

    这是一个经典问题,有n个海盗,分m块金子,其中他们会按一定的顺序提出自己的分配方案,如果50%或以上的人赞成,则方案通过,开始分金子,如果不通过,则把提出方案的扔到海里,下一个人继续。现在给出n,问第k个海盗(第n个海盗先提方案,第1个最后提方案)可以分到多少金子,还是会被扔到海里去。

    首先我们讲一下海盗分金决策的三个标准:保命,拿更多的金子,杀人,优先级是递减的

    同时分为两个状态稳定状态和不稳定状态:如果当n和m的组合使得最先决策的人(编号为n)不会被丢下海, 即游戏会立即结束, 就称这个状态时"稳定的". 反之, 问题会退化为n-1和m的组合, 直到达到一个稳定状态, 所以称这种状态为"不稳定的".

    接下来我们从简单的开始分析:

    如果只有两个人的话:那么2号开始提出方案,这时候知道不管提什么,他自己肯定赞成,大于等于半数,方案通过,那么2号肯定把所有的金子都给了自己。

    如果只有三个人的话:那么3号知道,如果自己死了,那么2号肯定能把所有金子拿下,对于1号来说没有半点好处。那么他就拿出金子贿赂1号,1号拿到1个金子,总比没有好,肯定赞成3号,剩下的3号拿下。

    如果只有四个人的话:那么4号知道,如果自己死了,那么1号拿到1个金子,2号什么都没有,3号拿下剩下的金子。那他就可以拿出部分金子贿赂2号,2号知道如果4号死了,自己将什么都没有,他肯定赞成4号。

    如此类推下去,如果n<=2*m时候,前面与n相同奇偶性的得到1个金子,剩下的第n个人全部拿下。

    但是会有一个问题便是,如果金子不够贿赂怎么办:

    我们将问题具体化:如果有500个海盗,只有100个金子,那么前面200个已经分析过了。

    对于201号来说,拿出100个金子贿赂前面的第200号分金子时拿不到金子的100个人。自己不拿金子,这样刚好有101票保证自己不死,如果分给之前能拿到金子的人,那么之前拿不到金子的人反正无论如何也拿不到金子,不如把你杀了。

    对于202号来说,自己不能拿金币,而贿赂上一轮没有拿到金币的101人中的100人就够了,这样凑齐101票。

    对于203号来说,需要102个人的支持,显然加上他自己,还需要101票,而金子不够贿赂,别人会反对,而达到杀人的目的。所以这时其他人会分到多少金子是未知的,只知道203号会被扔进海里,也就是说现在是“不稳定的”状态,会退化到202号来分100个金子的状态,那么其他人得到的金子就遵循202号的方案。

    对于204号来说,他知道一旦自己死了,203号是必死,抓住这点,203必然支持他,因为203号宁可不要金币,也要保住性命,所以204号把100个金币分给之前的100个人,然后203和他自己的两票保证自己不死。

    对于205号来说,203,和204是不会支持他的,因为一旦205死了,他们不仅可以保住性命,而且还可以看着205死掉。所以205是必死
    那么206呢,虽然205必死,会支持他,但是还是缺一票,所以必死。

    对于207呢,205和206之前是必死,会支持他,但是加上自己以及100个贿赂名额,还是必死

    对于208号,205,206.,207因为后面是必死的,肯定会支持208成功,那么208刚好能凑齐104票,得以保命

    所以可以得到结论:只有当n == 2 * m + 2^i的时候Pn能保命,否则在第一个2 * m + 2^i之前的海盗都会死亡

    但是当n大于 2 * m + 1时,活下来的人分到的金子是不确定的,以202为例:到第202海盗的时候,除了自己刚好需要100个人支持,如果按照前面的当然给2 -- 200中偶数号海盗,但是假如他给201号海盗的话,他也会支持,因为假如202号丢进海里,自己分的话他是得不到的,所以他能拿到金子,当然也支持202号,所以这样就有101个人只要得到金子就一定会支持,所以虽然存活与否是能够确定的,但是分得金子是不确定的,要么是0要么是1,但是不过本题中要求输出海盗可以获得的最少金子数量,也就是说此时输出0即可。

    所以归纳一下:

    当n<=2 * m时:

    与n奇偶性相同的获得1,不同的获得0,然后剩下的全部由n号海盗获得

    当n==2 * m+1时

    第n个人为0,奇数号的人为1,偶数号的人为0

    当n>2 * m+1时

    设位置满足2 * m + 2 ^ i的最大的位置为k,大于k的全部扔到海里,其他人获得金子是不确定的,输出0

    #include <bits/stdc++.h>
    
    using namespace std;
    
    const int N = 1e6 + 5;
    typedef long long LL;
    int t, a[30];
    int main() {
        cin >> t;
        for (int i = 0; i <= 20; i++) a[i] = pow(2, i);
        while (t--) {
            int n, m, k;
            cin >> n >> m >> k;
            if (n <= 2 * m) {
                if (k == n)
                    cout << m - (n - 1) / 2 << endl;
                else {
                    if (k % 2 == n % 2)
                        cout << 1 << endl;
                    else
                        cout << 0 << endl;
                }
            } 
            else if(n==2*m+1){
                if (k % 2 == 1&&k!=n) cout << 1 << endl;
                else
                    cout << 0 << endl;
            }
            else {
                int flag = 0, pos = 0;
                for (int i = 0; i <= 20; i++) {
                    if (2 * m + a[i] <= n) {
                        pos = i;
                    }
                }
                if (k > 2 * m + a[pos]) {
                    cout << "Thrown" << endl;
                }
                else{
                    cout << 0 << endl;
                }
            }
        }
        return 0;
    }
    
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