博弈论的算法总结

  开头先啰嗦一句:想学好博弈,必然要花费很多的时间,深入学习,不要存在一知半解,应该是一看到题目,就想到博弈的类型。

以及,想不断重复不断重复,做大量各大oj网站的题目,最后吃透它。

博弈:

  博弈论又被称为对策论(Game Theory),既是现代数学的一个新分支,也是运筹学的一个重要学科。

博弈,具体的例子就是下棋,双方都考虑最有利于自已的步骤,但是最终必有一方输,一方赢。

  博弈的策略:参与者在行动之前所准备好的一套完整的行动方案,就是想好下完这步棋,对方会如何下,

以及接下来该如何下,最终得出结果。

常见的博弈有以下:

1.博弈:合作博弈和非合作博弈
   合作博弈:指参与者能够达成一种具有约束力的协议,在协议范围内选择有利于双方的策略
   非合作博弈:指参与者无法达成这样一种协议
2.博弈:静态博弈和动态博弈
   静态博弈:指在博弈中,参与者同时选择,或虽非同时选择,但是在逻辑时间
                   上是同时的。(期末老师评分与同学给老师评分)
   动态博弈:指在博弈中,参与者的行动有先后顺序,且后行动者能够观察
                   到先行动者的行动。(下棋)
3.博弈:完全信息博弈与不完全信息博弈
   完全信息博弈:指在博弈中,每个参与者对其他参与者的类型,策略空间及损益函数都有准确的信息。(卖家与买家)
   不完全信息博弈:总有一些信息不是所有参与者都知道的
4.博弈:零和博弈与非零和博弈
   零和博弈:指博弈前的损益总和与博弈后的损益总和相等
   非零和博弈:指博弈后的损益大于(小于)博弈前的损益总和(正和或负和 )

下面我主要讲一些关于算法比赛中用到的博弈类型:

首先你要理解必胜状态和必败状态:

  对下先手来说,

  一个状态是必败状态当且仅当它的所有后继都是必败状态。

  一个状态是必胜状态当且仅当它至少有一个后继是必败状态。

  就是说,博弈者,一旦捉住了胜利的把柄,必然最后胜利。

博弈中常常用到的:

  两个数,不用中间变量实现交换。
  a b;
  a = a^b;
  b = a^b;
  a = a^b;

巴什博弈:

百度百科:

  巴什博弈:只有一堆n个物品,两个人轮流从这堆物品中取物, 规定每次至少取一个,最多取m个。最后取光者得胜。

  显然,如果n=m+1,那么由于一次最多只能取m个,所以,无论先取者拿走多少个,后取者都能够一次拿走剩余的物品,后者取胜。因此我们发现了如何取胜的法则:如果n=(m+1)r+s,(r为任意自然数,s≤m),那么先取者要拿走s个物品,如果后取者拿走k(≤m)个,那么先取者再拿走m+1-k个,结果剩下(m+1)(r-1)个,以后保持这样的取法,那么先取者肯定获胜。总之,要保持给对手留下(m+1)的倍数,就能最后获胜。这个游戏还可以有一种变相的玩法:两个人轮流报数,每次至少报一个,最多报十个,谁能报到100者胜。对于巴什博弈,那么我们规定,如果最后取光者输,那么又会如何呢?(n-1)%(m+1)==0则后手胜利

先手会重新决定策略,所以不是简单的相反行的
例如n=15,m=3
后手 先手 剩余
0 2 13
1 3 9
2 2 5
3 1 1
1 0 0
先手胜利 输的人最后必定只抓走一个,如果>1个,则必定会留一个给对手

请去刷下面的题目,均是巴什博弈

     算博弈题目时,一定要算到一个周期结束,防止出错,很有可能像HDU2897那样。中途错的猝不及防    

HDU1847 
代码实现如下:
package Combat.com;import java.util.Arrays;
import java.util.Scanner;public class Main
{public static void main(String []args){Scanner cin = new Scanner(System.in);while(cin.hasNext()){int n = cin.nextInt();PLG(n);}}static void PLG(int n){if(n%3 == 0){System.out.println("Cici");}else{System.out.println("Kiki");}}
}

 

HDU2147
代码实现如下:
import java.util.Arrays;
import java.util.Scanner;public class Main
{public static void main(String []args){Scanner cin = new Scanner(System.in);while(cin.hasNext()){int n = cin.nextInt();int m = cin.nextInt();if(n == 0 && m == 0){return;}PLG(n,m);}}static void PLG(int n,int m){if(n%2 == 0 || m % 2 == 0){System.out.println("Wonderful!");}else{System.out.println("What a pity!");}}
}

 

HDU2149 
代码实现如下:
package Combat.com;import java.util.Arrays;
import java.util.Scanner;public class Main
{public static void main(String []args){Scanner cin = new Scanner(System.in);while(cin.hasNext()){int m = cin.nextInt();int n = cin.nextInt();PLG(m,n);}}static void PLG(int m,int n){if(m % (n+1) == 0){System.out.println("none");}else{if(m <= n){for(int i = m; i <= n; i++){if(i!= m){System.out.print(" ");}System.out.print(i);}System.out.println();}else{int flag = 0;for(int i = 1; i <= n; i++){if((m-i)%(n+1) == 0){if(flag == 0){System.out.print(i);}else{System.out.print(" " + i);}flag++;}}System.out.println();}}}
}

 

HDU2188
代码实现如下:
package Combat.com;import java.util.Arrays;
import java.util.Scanner;public class Main
{public static void main(String []args){Scanner cin = new Scanner(System.in);int C = cin.nextInt();while(C != 0){int n = cin.nextInt();int m = cin.nextInt();PLG(n,m);C--;}}static void PLG(int n,int m){if(n <= m){System.out.println("Grass");}else{if(n % (m+1) == 0){System.out.println("Rabbit");}else{System.out.println("Grass");}}}
}
HDU2897
代码实现如下:
package Combat.com;import java.util.Arrays;
import java.util.Scanner;public class Main
{public static void main(String []args){Scanner cin = new Scanner(System.in);while(cin.hasNext()){int n = cin.nextInt();int p = cin.nextInt();int q = cin.nextInt();PLG(n,p,q);}}static void PLG(int n,int p,int q){if(n < p+q){if(n <= p){System.out.println("LOST");}else{System.out.println("WIN");}}else if(n%(p+q) == 0){System.out.println("WIN");}else//有坑
        {if(n % (p+q) > p)System.out.println("WIN");elseSystem.out.println("LOST");}}
}

 

威佐夫博弈:

  一定要去百度百科上面,先理解透意思。

  下面是一些威佐夫博弈的总结:

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取至少一个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。
这种情况下是颇为复杂的。我们用(a[k],b[k])(a[k] ≤ b[k] ,k=0,1,2,...,n)(表示两堆物品的数量并称其为局势,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)。注:k表示奇异局势的序号, 第一个奇异局势k=0。
可以看出,a[0]=b[0]=0,a[k]是未在前面出现过的最小自然数,而 b[k]= a[k] + k。
重要结论:(a,b)b>= a的,如果(int)(b-a)*(Math.sqrt(5)+1)/2 == a,那么先手必输。
如果不等,后者必输。

设当前局势为(a,b); a <= b
①a==b:同时从两堆取走a个石子,转化为(0,0)
②a==a[k]&&b>b[k]:从第二堆取走b−b[k]个石子,转化为(a,b[k])
③a==a[k]&&b<b[k]:同时从两堆取走a−a[b−a]个石子,转化为(a[b−a],b−a+a[b−a])
④a>a[k]&&b==b[k]:从第一堆取走a−a[k]个石子,转化为(a[k],b)
⑤a<a[k]&&b==b[k]:若a==a[j] (j<k),则从第二堆取走b−b[j]个石子,转化为(a,b[j]);

  否则必有a==b[j](j<k)a==b[j](j<k),则从第二堆取走b−a[j]b−a[j]个石子,转化为(a[j],a)

  例如5  8 ,5>a(8-5)=a3=4  8>b(8-5)=b3=7 从两堆中取走a-a(b-a)=5-4=1个,变成奇异局势(4,7)。

  例如4 6 ,4>a(6-4)=a2=3  6>b(6-4)=b2=5 从两堆中取走a-a(b-a)=4-3=1个,变成奇异局势(3,5)。

  可以理解成变成差为b-a的奇异局势。

如果a=bk并且b-a!=k,则从b堆中取走b-ak个,变成奇异局势(ak,bk).

  例如,5 10 ,5=b2 10-5=5!=2 则从10中取走10-a2=10-3=7个,变成奇异局势(3,5)。

为什么要b-a!=k呢?例如7 10 , 7=a3,10-7=3=k 也可以变成奇异局势(4,7)。但这已经在4)判断过了。

奇异局势就是当你面临这种情况的时候,你必然是输的,反之,你必赢。
(a,b),a,b两堆物品的重量,此处是b>a;
解题的技巧:
if a > b , 交换两个值。
c = b-a;
c = (int)(c*((根号5)+1)/2)
if(c == b)  先手必输
else 先手必赢
题目:HDU1527 HDU2177特别要注意HDU2177这道题目。
HDU1527的代码实现如下:
package Combat.com;import java.util.Arrays;
import java.util.Scanner;public class Main
{static final double mid = (Math.sqrt(5)+1)/2;public static void main(String []args){Scanner cin = new Scanner(System.in);while(cin.hasNext()){int a = cin.nextInt();int b = cin.nextInt();int MAX = Math.max(a, b);int MIN = Math.min(a, b);int temp = (int) ((MAX-MIN)*mid);if(temp == MIN){System.out.println("0");}else{System.out.println("1");}}}
}

HDU2177的代码实现如下:巧妙暴力,分情况太麻烦了。

package Combat.com;

import java.util.Arrays;
import java.util.Scanner;

public class Main
{
    static final double MID = (Math.sqrt(5)+1)/2;
    public static void main(String []args)
    {
        Scanner cin = new Scanner(System.in);
        while(cin.hasNext())
        {
            int a = cin.nextInt();
            int b = cin.nextInt();
            if(a == 0 && b == 0)
            {
                return;
            }
            WTFGame(a,b);
        }
    }
    static void WTFGame(int a,int b)
    {
        int temp = (int) ((b-a)*MID);
        if(temp == a)
        {
            System.out.println("0");
        }
        else
        {
            System.out.println("1");
            for(int i = 1; i <= a; i++)//先取同样石子
            {
                int n = a-i;
                int m = b-i;
                temp = (int) ((m-n)*MID);
                if(temp == n)
                {
                    System.out.println(n + " " + m);
                }
            }
            for(int i = a-1; i >=0; i--)//从最小堆单取;
            {
                temp = (int) ((b-i)*MID);
                if(temp > i)//因为a越小,temp就越大,永远不可能等。
                {
                    break;
                }
            }
            for(int i = b-1; i >= 0; i--)//从最大堆单取
            {
                int n = a;
                int m = i;
                if(n > m)
                {
                    int t = a;
                    n = m;
                    m = t;
                    temp = (int)((m-n)*MID);
                    if(temp > n)//这里充当优先,当条件满足,无需进行下去了。
                    {
                        break;
                    }
                }
                temp = (int) ((m-n)*MID);
                if(temp == n)
                {
                    System.out.println(n + " " + m);
                }
            }
        }
    }
}

 

尼姆博弈(Nimm Game):

尼姆博弈指的是这样一个博弈游戏:  有任意堆物品,每堆物品的个数是任意的,双方轮流从中取物品,每一次只能从一堆物品中取部分或全部物品,最少取一件,  取到最后一件物品的人获胜。

百度百科:

有三堆各若干个物品,两个人轮流从某一堆取任意多的物品,规定每次至少取一个,多者不限,最后取光者得胜。
这种情况最有意思,它与二进制有密切关系,我们用(a,b,c)表示某种局势,首先(0,0,0)显然是奇异局势,无论谁面对奇异局势,都必然失败。第二种奇异局势是  (0,n,n),只要与对手拿走一样多的物品,最后都将导致(0,0,0)。仔细分析一下,(1,2,3)也是奇异局势,无论自己如何拿,接下来对手都可以将其变为(0,n,n)  的情形。
计算机算法里面有一种叫做按位模2加,也叫做异或的运算,我们用符号⊕表示这种运算,先看(1,2,3)的按位模2加的结果:
1 =二进制01
2 =二进制10
3 =二进制11 ⊕
———————
0 =二进制00 (注意不进位)
对于奇异局势(0,n,n)也一样,结果也是0。
任何奇异局势(a,b,c)都有a⊕b⊕c =0。
注意到异或运算的交换律和结合律,及a⊕a=0,:
a⊕b⊕(a⊕b)=(a⊕a)⊕(b⊕b)=0⊕0=0。
所以从一个非奇异局势向一个奇异局势转换的方式可以是:
1)使 a = c⊕b
2)使 b = a⊕c
3)使 c = a⊕b

结论就是:把每堆物品数全部异或起来,如果得到的值为0,那么先手必败,否则先手必胜。

HDU2176

代码实现如下;

package Combat.com;import java.util.Arrays;
import java.util.Scanner;public class Main
{static final int MAX = 200005;static int array[] = new int[MAX];public static void main(String []args){Scanner cin = new Scanner(System.in);while(cin.hasNext()){int m = cin.nextInt();if(m == 0){return;}int sum = 0;//异或的结果for(int i = 0; i < m; i++){array[i] = cin.nextInt();sum = sum^array[i];}NIMGame(sum,m);}}static void NIMGame(int sum,int k){if(sum == 0)//代表面临奇异情况,必输
        {System.out.println("No");return;}else{System.out.println("Yes");for(int i = 0; i < k; i++)//胜的第一次取法,
            {int s = sum^array[i];//结果s相当于,sum没与array[i]异或。if(s < array[i]){System.out.println(array[i] + " " + s);}}}}
}

HDU1850  也是一道尼姆博弈题目,解法和上面相同。

HDU1907也是同样的做法

 

 阶梯博弈:

具体意思,参照下面网址:https://www.cnblogs.com/jiangjing/p/3849284.html

  

 

转载于:https://www.cnblogs.com/674001396long/p/9901811.html

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/news/450821.shtml

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