巴什博弈:
只有一堆n個物品,兩個人輪流從這堆物品中取物,規定每次至少取一個,最多取m個。最後取光者得勝。
顯然,如果n=m+1,那麼由於一次最多隻能取m個,所以,無論先取者拿走多少個,後取者都能夠一次拿走剩餘的物品,後者取勝。因此我們發現瞭如何取勝的法則:如果n=(m+1)r+s,(r爲任意自然數,s≤m),那麼先取者要拿走s個物品,如果後取者拿走k(≤m)個,那麼先取者再拿走m+1-k個,結果剩下(m+1)(r-1)個,以後保持這樣的取法,那麼先取者 肯定獲勝。總之,要保持給對手留下(m+1)的倍數,就能最後獲勝。
威佐夫博弈(Wythoff Game):
有兩堆各若干個物品,兩個人輪流從某一堆或同時從兩堆中取同樣多的物品,規定每次至少取一個,多者不限,最後取光者得勝。
這種情況下是頗爲複雜的。我們用(ak,bk)(ak ≤ bk ,k=0,1,2,...,n)表示兩堆物品的數量並稱其爲局勢,如果甲面對(0,0),那麼甲已經輸了,這種局勢我們稱爲奇異局勢。前幾個奇異局勢是:(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是未在前面出現過的最小自然數,而 bk= ak + k。兩個人如果都採用正確操作,那麼面對非奇異局勢,先拿者必勝;反之,則後拿者取勝。
那麼任給一個局勢(a,b),怎樣判斷它是不是奇異局勢呢?我們有如下公式:ak =[k(1+√5)/2],bk= ak + k (k=0,1,2,...n 方括號表示取整函數)奇妙的是其中出現了黃金分割數(1+√5)/2 = 1.618...因此,由ak,bk組成的矩形近似爲黃金矩形,由於2/(1+√5)=(√5-1)/2,可以先求出j=[a(√5-1)/2],若a=[j(1+√5)/2],那麼a = aj,bj = aj + j,若不等於,那麼a = aj+1,b = aj + j + 1,若都不是,那麼就不是奇異局勢。然後再按照上述法則進行,一定會遇到奇異局勢。
尼姆博奕:
有三堆各若干個物品,兩個人輪流從某一堆取任意多的物品,規定每次至少取一個,多者不限,最後取光者得勝。
這種情況最有意思,它與二進制有密切關係,我們用(a,b,c)表示某種局勢,首先(0,0,0)顯然是奇異局勢,無論誰面對奇異局勢,都必然失敗。第二種奇異局勢是(0,n,n),只要與對手拿走一樣多的物品,最後都將導致(0,0,0)。仔細分析一下,(1,2,3)也是奇異局勢,無論自己如何拿,接下來對手都可以將其變爲(0,n,n)的情形。
計算機算法裏面有一種叫做按位模2加,也叫做異或的運算,我們用符號(+)表示這種運算,先看(1,2,3)的按位模2加的結果:
1 =二進制01
2 =二進制10
3 =二進制11 (+)
———————
0 =二進制00 (注意不進位)
對於奇異局勢(0,n,n)也一樣,結果也是0。
任何奇異局勢(a,b,c)都有a(+)b(+)c =0。
注意到異或運算的交換律和結合律,即a(+)a=0,:
a(+)b(+)(a(+)b)=(a(+)a)(+)(b(+)b)=0(+)0=0。
所以從一個非奇異局勢向一個奇異局勢轉換的方式可以是:
1)使 a = c(+)b
2)使 b = a(+)c
3)使 c = a(+)
斐波那契博弈:
有一堆個數爲n(n>=2)的石子,遊戲雙方輪流取石子,規則如下:
1)先手不能在第一次把所有的石子取完,至少取1顆;
2)之後每次可以取的石子數至少爲1,至多爲對手剛取的石子數的2倍。
約定取走最後一個石子的人爲贏家,求必敗態。
結論:當n爲Fibonacci數的時候,必敗。
f[i]:1,2,3,5,8,13,21,34,55,89……