减治法解决尼姆(Nim)游戏/拈游戏问题(JAVA)

尼姆游戏一种两个人玩的回合制数学策略游戏。游戏者轮流从一堆棋子(一共有好几堆,一次只能从其中一堆拿。)(或者任何道具)中取走一个或者多个,最后不能再取的就是输家。当指定相应数量时,一堆这样的棋子称作一个尼姆堆

尼姆游戏有很多形式,也可以说很多游戏的原型都是尼姆游戏。

单堆尼姆游戏:

假设我们现在有一堆n枚棋子,两个玩家轮流从堆中拿走至少1枚,至多m枚棋子。每次拿走的棋子数都可以不同,但能够拿走的上下限数量是不变的。如果每个玩家都做出了最佳选择,哪个玩家能够拿到最后一枚棋子?是先走的还是后走的?

我们认为n=0是一个败局,因为接下来要走的人是第一个无路可走的人。

1. 任何1 <= s <= m(s为堆中剩余棋子)的局面都是胜局,因为玩家A总能取走所有棋子,同时得到最后一枚棋子

2. s = m + 1的局面是一个败局,因为无论玩家A取走几枚棋子,总能把对方推向胜局,即第一种情况。

3. 那么任意 1 + (m+1) <= s <= m +(m+1)都是一个胜局,因为无论玩家A怎么走,都会给对面一个必输的局面。

根据数学归纳法,当且仅当n不是m+1的倍数时,n个棋子的实例是一个胜局,胜利的策略是每次拿走n mod (m+1)个棋子,如果背离这个策略,则会将胜局留给对手。

总结:如果棋子数量n为m+1的倍数,那么先手的人是一个败局,否则先手的人是一个胜局,当然前提是双方都知道最优策略。

import java.util.Scanner;public class Main {public static void main(String[] args) {Scanner in = new Scanner(System.in);int n = in.nextInt();int m = in.nextInt();if (n % (m+1) == 0) {System.out.println("后手赢");} else {System.out.println("先手赢");}}
}
当然除了单堆尼姆游戏,还有多对尼姆游戏,巧妙的是,对于多堆尼姆游戏的解来说,它基于堆中棋子数的二进制表示。、

多堆尼姆游戏:

假设我们现在有数目分别为3、 4、 5的三堆棋子,两个玩家轮流从其中拿走至少1枚,至多为一整堆的棋子数。每次拿走的棋子数都可以不同,但能够拿走的下限数量是不变的。如果每个玩家都做出了最佳选择,哪个玩家能够拿到最后一枚棋子?是先走的还是后走的?

我们需要求出每堆棋子数的二进制数位和(也叫Nim和),即对每一位分别求和并忽略进制。

实际上,当Nim和中包含至少一个1时,该实例为一个胜局;相应的,当Nim和中只包含0时,该实例为一个败局

所以对于先走的玩家来说,这是一个胜局,走法为改变三个位串中的一个,使Nim和仅包含0,例如从第一个堆中拿走2个。






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