HDOJ 5754 Life Winner Go

很好的一个博弈论的题!多校训练还是挺有意义的,贴个链接:HDOJ5754

不多说了,开始分析!

博弈论做题原则:打表

打表原理:必胜状态是其状态前一步的集合之中存在必败态;必败态是其状态前一步的集合之中都是必胜态

很简单的道理:想要赢的话,就是上一步别人给了你赢的机会,也就是别人走到了一个必败态;而只能输的情况,就是上一步不管怎么走,别人都是必胜的状态


分类是很容易的,根据棋子的走法分类,也就是题目中的1,2,3,4

注意每个棋子的走法方向题目中强调了只能往右下角


第一类:king

横直斜走均可,但每次只能走一格

用(1,1)举例,下一步可以到的方向是(1,2),(2,2),(2,1)

所以开始打表,先处理好边界:(1,1)必败;(1,2)只能由(1,1)过来,必胜;(1,3)只能由(1,2)过来,必败;(1,4)只能由(1,3)过来,必胜……这个是第一行;

同理,第一列,也是一样

下面给出打表程序:

	int n=10,m=10;
	for(int i=0;i<=n;i++) mp[i][0]=1;
	for(int j=0;j<=m;j++) mp[0][j]=1;
	for(int i=1;i<=n;i++)
		for(int j=1;j<=m;j++)
			if (mp[i-1][j-1]==0||mp[i-1][j]==0||mp[i][j-1]==0) mp[i][j]=1;
			else mp[i][j]=0;
	for(int i=1;i<=n;i++)
		for(int j=1;j<=m;j++)
			printf("%d%c",mp[i][j],j==n?'\n':' ');

把n和m的值定义小一点,就可以把表格打出来,找规律呗,输出后的结果如下:
0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

看到规律了吧,输入的n和m都是奇数的话,先手必败;否则先手必胜


第二类:rook(castle)

车的走法是:走横纵向,可以走任意格。(1,1)举例,可以走到(1,2),(1,3)……(1,m),(2,1),(3,1)……(n,1)

这个就没办法打表了,因为转移的可能太多,无法枚举

再说说博弈论怎么判断输赢:如果你一直可以把“不利”的状态留给别人,你就可以赢

什么叫做不利的状态?完全对称的状态。

因为在完全对称的情况下,先手必败。在相同的棋子移动的规则下,先手移动之后,必然打破对称的平衡;而后手在行动的时候,唯一的必胜策略就是把局面再次变成对称的情况,也就是选择先手未移动的方向,走与先手相同的步数,达到对称的平衡

这种文字说法可能有点绕,举例子吧:n=m=5

先手从(1,1)出发,达到(5,5)为获胜

因为横向的距离为4,纵向的距离为4,横向的距离和纵向相等,所以后手获胜

无论先手选择横向走a格,还是纵向走b格,后手的必胜策略是纵向走a格,或横向走b格

使得在一轮行动之后,到达了(a,a)或者(b,b)点,与(1,1)没有本质区别

那么,先手怎么样获胜呢?只能祈祷n和m不相等

如果n大于m,那么先手在纵向走n-m格,使得横向和纵向都剩下m格

如果m大于n,那么后手在纵向走m-n格,使得横向和纵向都剩下n格


第三类:knight

这个题最难想到的是这个点!马的走法是走日字,右下角,那么从(1,1)可以达到的点是(2,3),(3,2)

同上面的做法,先打表,是吧,把马所有可以达到的点全部打表出来,一个BFS,因为矩阵最大是1000*1000,可以存下来

void getmap(){
	memset(mp,0,sizeof(mp));
	mp[1][1]=1;
	queue<node> q;
	while(!q.empty()) q.pop();
	u.x=1;u.y=1;
	q.push(u);
	while(!q.empty()){
		u=q.front();q.pop();
		v.x=u.x+1;
		v.y=u.y+2;
		if (mp[v.x][v.y]==0&&v.x<=1000&&v.y<=1000){
			mp[v.x][v.y]=mp[u.x][u.y]+1;
			q.push(v);
		}
		v.x=u.x+2;
		v.y=u.y+1;
		if (mp[v.x][v.y]==0&&v.x<=1000&&v.y<=1000){
			mp[v.x][v.y]=mp[u.x][u.y]+1;
			q.push(v);
		}
	}
	for(int i=1;i<=15;i++)
		for(int j=1;j<=15;j++)
			printf("%3d%c",mp[i][j],j==15?'\n':' ');
}

表格如下:
  1   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0
  0   0   2   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0
  0   2   0   0   3   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0
  0   0   0   3   0   0   4   0   0   0   0   0   0   0   0
  0   0   3   0   0   4   0   0   5   0   0   0   0   0   0
  0   0   0   0   4   0   0   5   0   0   6   0   0   0   0
  0   0   0   4   0   0   5   0   0   6   0   0   7   0   0
  0   0   0   0   0   5   0   0   6   0   0   7   0   0   8
  0   0   0   0   5   0   0   6   0   0   7   0   0   8   0
  0   0   0   0   0   0   6   0   0   7   0   0   8   0   0
  0   0   0   0   0   6   0   0   7   0   0   8   0   0   9
  0   0   0   0   0   0   0   7   0   0   8   0   0   9   0
  0   0   0   0   0   0   7   0   0   8   0   0   9   0   0
  0   0   0   0   0   0   0   0   8   0   0   9   0   0  10
  0   0   0   0   0   0   0   8   0   0   9   0   0  10   0

所以,表格中的奇数为先手必败,偶数(除了0)为先手必胜,0为平局?

这种想法是打表想法,但是,没有理解博弈论的精髓:每个玩家在选择的时候,一定会选择对自己最有利的选择!

拿几个点举例子:

(3,5)和(5,3)这个3的点

(3,5)是平局!为什么,因为先手不会傻到走到(2,3),这样后手赢!所以先手的最好策略是走到(3,2)!这样后手无棋可走,只能平局

(5,3)同理!是平局,而不是后手胜


(4,4)这个3的点,是后手必胜

因为无论先手走到(2,3)还是(3,2),这两个点都是必败点,后手一步就能够到了


所以,这种情况的解法是:看对称性!

首先判断能不能到,因为马每次走的方向虽然不同,但是横向和纵向方向上走的步数和是固定的3

原来在(1,1),所以n+m的值对3取余一定为2,也就是(n+m)%3==2,否则不可能能够到,一定为平局

然后呢,如果n=m,那么就是与(2)相同的对称类型,一定后手获胜,策略是与先手走“相反”的方向,也就是先手选择(1,2)的方向,那么后手选择(2,1)

如果n!=m,那么判断max(n,m)-2是不是等于min(n,m)-1

这个条件什么意思?也是对称!先手可以选择(1,2)或者(2,1)的走法,是不是可以让局面变得对称!

看完这段分析如果觉得绕,talk is free,show me your code!

	else if (op==3){
            if ((n+m)%3==2){
            	if (n==m) puts("G");
            	else{
            		if(n<m) swap(n,m);
            		n-=2;
            		m-=1;
            		if (n==m) puts("B");
            		else puts("D");
            	}
            }
            else puts("D");
	}

第四类:queen,也是一个很麻烦的情况,不过有两种处理方法

走的规则是横纵斜,可以任意格,举例n=m=5,从(1,1)出发,可以达到的点是(1,2),(1,3),(1,4),(1,5),(2,1),(3,1),(4,1),(5,1),(2,2),(3,3),(4,4),(5,5)

所以,先打表看规律:这个打表只能手动推理了

方法跟前面解释的一样,不多说,得到结论:

2 3
4 6
5 8
7 11
9 14
10 16
12 19
这些值是先手必败态,有没有发现什么规律:

每个数字只出现一次,两个数字的差值是1,2,3,4,5,……跟行数有关,那么,打表啊!

void getmap2(){
    memset(wa,0,sizeof(wa));
    bool num[maxn];
    memset(num,false,sizeof(num));
    wa[2][3]=1;
    int addnum=1;
    num[2]=num[3]=true;
    //printf("2 3\n");
    int minnum=4;
    while(1){
        while(num[minnum]==true) minnum++;
        addnum++;
        if (minnum+addnum>=maxn) break;
        num[minnum]=num[minnum+addnum]=true;
        //printf("%d %d\n",minnum,minnum+addnum);
        wa[minnum][minnum+addnum]=true;
        minnum++;
    }
}

弄成一个判断数组就好了!暴力搞出来


其实,看到先手必败态的规律了吧:那就是威佐夫博弈的结论啊!

结论判断代码,当然也可以打表直接用

            n--;m--;
            int delta = n-m;
            if (m == (int)(delta*(sqrt(5)+1)/2)) puts("G");
	    else puts("B");

分析了所有的情况了,用if和else if可以完美过此题!

一个很好的博弈论的题!

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