博弈小遊戲

   和朋友玩博弈遊戲的時候,像象棋,五子棋,總是希望自己的能夠掌握什麼祕訣,以至於有必勝的信心。然而,很多棋類是人的能力所不能尋求到必勝策略的。象棋,五子棋,黑白棋,鬥獸棋,飛行棋,跳棋,……正是這些棋類的複雜性,人們掌握不了其必勝的法則,也使它們得以長久流傳。


今天我們來討論一類精心設計的,有必勝策略的,專門用來坑人的博弈小遊戲!這種遊戲有的很容易看出破綻,有的卻坑人於無形之中。


第一個遊戲:20顆石頭擺成一排,A,B輪流從當中拿走1~3顆石頭(A先拿),直到誰把最後的石頭拿走了,則這個人判贏。請問誰會有必勝策略呢?

建議讀者嘗試自己先玩兩盤,相信不久就會得出一些結論!事實上,後拿的人會有必勝策略。我們假定兩人都從左往右拿。當第一個人拿i個時,第二個人只需拿4-i個,則兩人共拿走4顆。繼續維持這種局勢,每輪兩人都共拿走4顆,則最後一顆必然是後拿的人取走,先拿的人則輸了。

擴展:當第一個遊戲的石子增加到23顆時,誰有必勝策略?這時,先拿的人只需先將多出的三顆拿走,則自己變成了第一個遊戲當中後拿的人,所以該遊戲中先拿的人有必勝策略。

總結:N顆石頭擺成一排,A,B輪流從當中拿走1~k顆石頭(A先拿),直到誰把最後的石頭拿走了,則這個人判贏。當N是k+1的倍數時,B有必勝策略。否則,A有必勝策略。


第二個遊戲:N顆石頭擺成一排,A,B輪流從當中拿走1~k顆石頭(A先拿),直到誰把最後的石頭拿走了,則這個人判輸。

這時誰拿到最後一個石頭就輸,也即誰將倒數第二個石頭拿走就贏了。假設將最後一顆石子拿出,遊戲二就轉化成了N-1顆石子的遊戲一。

總結:當N-1是k+1的倍數時,B有必勝策略。否則,A有必勝策略。這兩個遊戲隨時都能與朋友分享,如用筆在紙上劃圈代表撿石頭。將撿i個石頭看成上i個樓梯,看誰先達到上一層樓。或者無需任何道具,從0開始每人加一個1~3的數,看誰先加過20!


第三個遊戲:N顆石頭擺成一排,A,B輪流從當中拿走1~2顆石頭(A先拿),如果拿2顆,這兩顆必須連在一起(注意石子是排成一條線的),直到誰把最後的石頭拿走了,則這個人判贏。

A只要根據對稱的思想就能輕鬆獲勝。最初,A只要將一排石頭從中間斷開,分成均等的兩份。然後B只要對其中一份操作,A就在另一份中執行相同的操作。這保證了B有石子拿的情況下,A就一定有得拿。所以最後一個石子肯定是A的。

擴展1:將石頭圍成一圈,假設石頭足夠多,不會一開始就被A全部拿走,那麼A第一次會將圈斷開,也即B成了勝利者。

擴展2:我們可以將一排石頭換成一個5*5的格子方陣,每個格子裏放一塊石頭,也要求每次拿一個或兩個,拿兩個則要求相鄰,這時A只要佔據中心點,然後對稱地拿即可!然而,當方陣的邊長變爲偶數時,問題又變得不同了。試玩玩2*2的方針,會發現B有必勝策略,因爲此時方針中不存在孤立的中心點,每個格子都有與之對稱的,B只要根據對稱思想即可獲勝。有興趣的話還可以擴展到長方形的情況看看!

對於對稱思想的運用,主要是使得對手不得不打破對稱,而自己則不斷維護對稱!

我根據第一二個遊戲的擴展思路,將遊戲三擴展如下,至今還在思考中。


第四個遊戲:m*n顆石頭擺成m*n的矩型,A,B輪流從當中拿走1~2顆石頭(A先拿),如果拿2顆,這兩顆必須連在一起(注意石子是排成一個矩型的),直到誰把最後的石頭拿走了,則這個人判輸。誰有必勝策略?

最重要的問題:P(positive)局面和N(negative)局面!

上面的遊戲當中我們可以看出,有必勝策略的一方始終再維護一種具有某些性質的局面。如遊戲一種後拿的人始終希望將剩餘的石子數變爲4的倍數。遊戲三中先拿的人始終希望將剩餘的石子變得對稱!我們稱這種具有某些性質的局面爲P局面。而不具備這種性質的局面成爲N局面。可以看出兩種局面的一些性質(以遊戲一作說明)。

P局面下的任意操作都將導致N局面。(當從4k顆石子的堆中拿走1~3顆,剩餘的石子必不是4的倍數)。

任何N局面都能存存在一種操作將其變爲P局面。(只要從4k+i(i=1,2,3)顆石子的堆中拿走i顆,剩餘的石子就爲4k。)

最終,贏家在一個P局面中獲勝了,或者輸家在一個N局面中失敗了。(0是4的倍數,再最後一次維護中B獲勝了)

所以,很多博弈小遊戲其實就是找到合適的P,N局面,就能找到必勝策略!像下面將介紹的這個NIM遊戲,據說NIM是由單詞WIN倒寫而來的,有時也將NIM作爲上述撿石子游戲的總稱!


第五個遊戲:有若干堆石子,每堆石子的數量都是有限的,合法的操作是“選擇一堆石子並拿走若干顆(不能不拿)”,如果輪到某個人時所有的石子堆都已經被拿空了,則判輸(因爲他此刻沒有任何合法的操作)。

這個問題的P,N局面是很神奇的。我們將會在相關文章中討論!


轉自:http://blog.sina.com.cn/u/1885661061


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