• 博弈论小结


    博弈论问题一般是,两人都采取最优的策略进行博弈,判读两人胜负。

    博弈论一般分为以下几种:

    这只是一篇结论性的文章。。不会证明

    预备知识

    必胜态:当前状态按照最优策略一定必胜。

    必败态:相反,就是必败态。

    • 面临末状态是必败态(具体看题目要求,可能是必胜态)
    • 一个状态是必胜态,必须满足:进行一个操作后,成为必败态
    • 一个状态是必败态,必须满足:任何操作后,都是必胜态。

    P-position:先手必败。上次move的人有必胜策略。即这次move的人必败。

    N-position:先手必胜。这次move的人有必胜策略。

    • 无法进行任何移动的局面为P-position;
    • 可以移动到P-position的局面是N-position
    • 所有移动都导致N-position的局面是P-position

    巴什博奕

    bash博弈,模型:n个物品,两个人轮流取,每次最少取1个,最多取m个,取到最后一个的人获胜。

    如果n%(m+1)=0,先手必败。否则先手必胜。 

    威佐夫博弈

    模型:威佐夫博弈(Wythoff's game):有两堆各若干个物品,两个人轮流从某一堆或同时从两堆中取同样多的物品,规定每次至少取一个,多者不限,最后取光者得胜。

    奇异局势:如果甲面对(0,0),那么甲已经输了,这种局势我们称为奇异局势。前几个奇异局势是:(0,0)、(1,2)、(3,5)、(4,7)、(6,10)、(8,13)、(9,15)、(11,18)、(12,20)。可以看出,a0=b0=0,ak是未在前面出现过的最小自然数,而 bk= ak + k。

    奇异局势也就是P状态,处于此局势的人在策略最优的情况下必败。

    有以下结论:

    • (a,b)和(b,a)的胜负性相同。
    • 若(a,b)是P状态,则对于所有的x!=a 和y!=b,(x,b)和(a,y)是N状态。先手总可以 
    • 若(a,b)是P位置,则对于所有的d>0,(a+d,b+d)是N位置

    奇异局势的性质:

    1、在除(0,0)外的所有的P状态中,每个正整数恰好出现一次

    2、每行第一个数是前面没有出现过的最小正整数

    结论:一个状态奇异局势,$a_k =lfloor k * frac{1+sqrt5}{2} floor,b_k= a_k + k   (k=0,1,2,…,n )$

    斐波那契博弈

    Fibonacci博弈模型:有一堆个数为n的石子,两个人轮流取石子,要求:

    • 第一取石子中,先手不能把所有的石子取完
    • 之后每次可以取的石子数最少1,最多到对手上次取的石子数的2倍

    取走最后一个石子的人获胜。

    结论:当n为斐波那契数时,按照最优策略,先手必败,否则先手必胜。

    齐肯多夫定理(Zeckendorf):任何正整数都可以表示为若干个不连续的斐波那契数之和。这个定理的证明参考度娘。举一个例子,斐波那契数列前几项是1,2,3,5,8,13,21,34,55,89...如n=83,83位于55与89之间,那么83=55+28,再将28分解,28位于21与34之间,28=21+7,以此类推,最后83=55+21+5+2。

    Nim游戏

    模型:n堆石子,第i堆有ai个石子,两人轮流取石子,每次最少取1个,最多取完一堆的石子。取走最后一个的获胜。

    结论:如果a1 xor a2 xor ...xor an=0,那么先手必败(P),否则先手必胜(N)。

    证明

    SG函数

    sg(x)等于,x的所有后继的sg值的mex(从0开始最小的没有出现过的数)。ICG游戏中sg=0表示P状态。

    性质:

    • 对于一个sg(x)=0的x,它的所有后继y都满足sg(y)!=0。    P
    • 对于一个sg(x)!=0的x,必定存在一个后继sy满足g(y)=0。  N

    一个游戏,可以分成n个子游戏,这个游戏的sg值为所有子游戏的sg的异或和。

    比如nim游戏就是一个子游戏

    Auti_SG

    模型:桌子上有N堆石子,游戏者轮流取石子。每次只能从一堆中取出任意数目的石子,但不能不取。取走最后一个石子者败。

    只是将胜负判断条件反了过来。

    SJ定理(prague Grundy——Jia Zhihao):先手必胜当且仅当:(1)游戏的SG函数不为0且游戏中某个单一游戏的SG函数大于1;(2)游戏的SG函数为0且游戏中没有单一游戏的SG函数大于1。

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