用[博弈论]的思想玩游戏(洛谷P3150题题解,Java语言描述)

前言

博弈论,博大精深啊~~
这里就是一个简单博弈论的算法题,典型的入门级别,值得学习。

题目要求

P3150题目链接

在这里插入图片描述
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分析

我们模拟一下胜负情况:

m=1时:
pb不能分割,所以zs赢了。

m=2时:
pb分割成1+1,对方拿走一份,必定是1。对于剩下的1,zs不能分割,pb赢了。

m=3时:
pb分割成2+1,对方为了续命,只能剩下2,zs对2进行1+1的分割,此时情况回到逆向的m=2,所以zs赢了。

m=4时:
pb有两种选择,3+1或者2+2。
3+1时,zs为了续命,只能剩下3,这是反向的m=3,pb赢了。
2+2时,zs只能剩下2,这是反向的m=2,zs就赢了。
但是pb先手,而且用最优策略,自然会选择3+1方案,就赢了。

m=5时:
pb有两种选择,3+2或者4+1。
3+2时,zs选3就会输,选2就会赢。
4+1时,zs选1就输了,只能选4,然后他会为了胜利进行3+1方案,堵死pb获胜的可能。
所以pb不论作何选择,zs都有将其100%堵死的策略,zs必胜。

m=6时:
pb有三种可能,3+3或者4+2或者5+1。
3+3时,zs只能选3,就是逆向的m=3,pb赢。
4+2时,zs选2就肯定赢,选4的话就能选3+1方案,封死pb获胜可能,这种情况下zs肯定能赢。
5+1时,zs不可能选1,因为会输,必然选5,选5的话,那就反过来了,pb肯定能赢。
所以,pb选择3+3或者5+1方案,避开4+2方案,即可战胜zs,pb有选择权,所以pb赢。

……

越往下分析越复杂,但是我们能发觉规律:
如果m为偶数, 那么先手赢(即pb), 如果m为奇数, 那么后手赢(即zs)。

继续分析:
我们不管先手怎么走,为了所谓“胜利的目标”也好,为了“续命的事实”也好,
只要他手里是奇数,为了胜利,都不得不拆成奇数+偶数。那么后手只要选择偶数,他就可以把这个数化成m = (m-1) + 1(后手的最优策略),把奇数转移给先手。这样经过若干次转移之后, 后手手里一定会是2,然后2 = 1 + 1,后手就赢了。

所以,其实手里是奇数的人是没有胜算的,所以这个状态是必败态。而手里是偶数的人是有必胜的可能的,只有他才有最优策略而且只要他按照最优策略走,他一定会赢,因此这个状态是必胜态。这里我们认为每个人一定能作出对自己当前和全局最有利的决策,所以其实在一开始给出数值的一瞬间,胜负已定。

而理解这个博弈论问题的关键,就是拥有偶数的策略:控制偶数的一方每次减一,给对方两个奇数的选项,因而不论对方怎么切割这个奇数,最终一定会切成奇数+偶数,原先控制偶数的人再选偶数,就可以再次将偶数态(必胜态)转移过来,就一定能一步一步走向胜利。

有位dalao这样总结的这个问题:
其实这里的必败态(不能控制偶数的一方)从来没有最佳策略,博弈也不是双方的博弈,而是处在必胜态的那方和自己博弈。而这场博弈,由于绝顶聪明的前提,是必胜的,而我们要做的,只是找出谁有跟自己博弈的机会。

我觉得这位大佬说的特别对,理解很Nice,OrzOrz……

那代码就很简单啦,这里我简单的用了一下x&1,表示x%2,判断奇偶数用的。

AC代码(Java语言描述)

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Scanner;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        int num = scanner.nextInt();
        List<String> list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < num; i++) {
            if ((scanner.nextInt() & 1) == 0) {
                list.add("pb wins");
            } else {
                list.add("zs wins");
            }
        }
        scanner.close();
        for (String s : list) {
            System.out.println(s);
        }
    }
}
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