三种典型的博弈论问题之巴什博奕(Bash Game)

霸气de小男生 提交于 2020-10-23 05:59:53

什么是博弈论

官方回答:
博弈论,又称为对策论(Game Theory)、赛局理论等,既是现代数学的一个新分支,也是运筹学的一个重要学科。
博弈论主要研究公式化了的激励结构间的相互作用,是研究具有斗争或竞争性质现象的数学理论和方法。 博弈论考虑游戏中的个体的预测行为和实际行为,并研究它们的优化策略。生物学家使用博弈理论来理解和预测进化论的某些结果。
博弈论已经成为经济学的标准分析工具之一。在金融学、证券学、生物学、经济学、国际关系、计算机科学、政治学、军事战略和其他很多学科都有广泛的应用。
个人理解:
博弈论是将某些看似不可预测的一些游戏变得可预测。(我们大可不必在意这么多)今天我们要说的是编程中的博弈论。相对于来说没那么复杂。
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巴什博奕

那么什么是巴什博弈呢??其实就是类似于这样的问题:
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。
可能有那么一丝抽象。那我们随便举一下例子好了(聪明的可以直接跳过下面分析):
现在有30个石头, A 和 B 轮流从这堆石头里面往外取,每次最少取 1 个,最多取 4 个,最后取光的那个人就是胜利者。假设让 A 先取,问 A 是否能赢得这次比赛。
碰到这道题猛一看貌似没什么规律,而且不知道怎么下手。
在这里插入图片描述
别慌,我们慢慢看。
(1)假如说石头数量少于 4 的话,因为 A 先拿,所以 A 可以一次性拿完,A 可以赢。
(2)假如说石头数量为 5 个的话,A 不论先手拿了几个,B 都可以一次性把剩下的拿完,A 必输。
(3) 假如说石头数量为 6 个的话, A 可以先拿 1 个,然后石头数量变成了 5 个,此时问题就变成了(2)中面临的问题。B 无论拿几个,A 都可以一次性把剩下的拿完。A必胜。
(4)那么后面的假设石头分别是 7 、8、9 个是不是都可以让 A 分别先手拿 2、3、4 个,然后让 B 面临(2)的问题。易知 A 必胜。
(5)加入石头是10个的话,A 无论先手拿了几个,都会让 B 面临(3)(4)的情况。也就是说,此时 B 必胜。A必输。
通过上面的推理,我们可以大胆分析当石头数量是 5(最多可拿石头数量+1)的倍数的时候 A 必输,其他情况 A 必胜。
这样的话我们可以判断 30 个石头的时候 A 是必输的。那么实际情况是不是这样的?看下面实际分析












聪明的同学可以从下面继续看
我们再回到之前的问题:
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。
按照我们上面分析的只要 n 是(m+1)的倍数,那么 先手者就必输。
验证如下:
如果物品数量 n 可以化成 k(m+1)+ x 的形式(即 n 不可被(m+1)整除)其中 k 为自然数,0 < x < m+1 , 那么只要先手者第一次拿走 x 个物品,剩余物品变为 k(m+1),接下来无论后手者怎么拿,先手者都可以让物品数量变 k(m+1) , k逐渐变小直到最后变为 1 ,此时剩余物品为 m+1 ,接下来无论后手者拿多少都拿不完 ,并且会使剩余物品数量小于 m+1 ,而先手者则可以直接把剩下的拿完。所以先手者必胜。
如果物品数量为 k(m+1)(即 n 可被(m+1)整除)此时先手者就会面临上面的 后手者的问题,所以先手者必输。
(个人语言表达能力有限,有些地方表述不清还请见谅)






例题讲解

对于四川同胞遭受的灾难,全国人民纷纷伸出援助之手,几乎每个省市都派出了大量的救援人员,这其中包括抢险救灾的武警部队,治疗和防疫的医护人员,以及进行心理疏导的心理学专家。根据要求,我校也有一个奔赴灾区救灾的名额,由于广大师生报名踊跃,学校不得不进行选拔来决定最后的人选。经过多轮的考核,形势逐渐明朗,最后的名额将在“林队”和“徐队”之间产生。但是很巧合,2个人的简历几乎一模一样,这让主持选拔的8600很是为难。无奈,他决定通过捐款来决定两人谁能入选。
选拔规则如下:
1、最初的捐款箱是空的;
2、两人轮流捐款,每次捐款额必须为正整数,并且每人每次捐款最多不超过m元(1<=m<=10)。
3、最先使得总捐款额达到或者超过n元(0<n<10000)的一方为胜者,则其可以亲赴灾区服务。
我们知道,两人都很想入选志愿者名单,并且都是非常聪明的人,假设林队先捐,请你判断谁能入选最后的名单?
Input
输入数据首先包含一个正整数C,表示包含C组测试用例,然后是C行数据,每行包含两个正整数n,m,n和m的含义参见上面提到的规则。
Output
对于每组测试数据,如果林队能入选,请输出字符串"Grass", 如果徐队能入选,请输出字符串"Rabbit",每个实例的输出占一行。
Sample Input
2
8 10
11 10
Sample Output
Grass
Rabbit
直接附加AC代码:
















#include<iostream>
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<algorithm>
#include<math.h>
using namespace std;

int main()
{
    int n,m,t;
    scanf("%d",&t);
    while(t--)
    {
        scanf("%d%d",&n,&m);
        if(n<=m)
            printf("Grass\n");
        else
        {
            if(n%(m+1)==0)
                printf("Rabbit\n");
            else
                printf("Grass\n");
        }
    }
    return 0;
}

其他例题

下面几道例题需要自己动脑子,注意上面的找规律方法,尝试一下,别着急看答案。
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例题1链接:hdu-1847 Good Luck in CET-4 Everybody!
题面如下
Problem Description
大学英语四级考试就要来临了,你是不是在紧张的复习?也许紧张得连短学期的ACM都没工夫练习了,反正我知道的Kiki和Cici都是如此。当然,作为在考场浸润了十几载的当代大学生,Kiki和Cici更懂得考前的放松,所谓“张弛有道”就是这个意思。这不,Kiki和Cici在每天晚上休息之前都要玩一会儿扑克牌以放松神经。
“升级”?“双扣”?“红五”?还是“斗地主”?
当然都不是!那多俗啊~
作为计算机学院的学生,Kiki和Cici打牌的时候可没忘记专业,她们打牌的规则是这样的:
1、 总共n张牌;
2、 双方轮流抓牌;
3、 每人每次抓牌的个数只能是2的幂次(即:1,2,4,8,16…)
4、 抓完牌,胜负结果也出来了:最后抓完牌的人为胜者;
假设Kiki和Cici都是足够聪明(其实不用假设,哪有不聪明的学生~),并且每次都是Kiki先抓牌,请问谁能赢呢?
当然,打牌无论谁赢都问题不大,重要的是马上到来的CET-4能有好的状态。











Good luck in CET-4 everybody!

Input
输入数据包含多个测试用例,每个测试用例占一行,包含一个整数n(1<=n<=1000)。

Output
如果Kiki能赢的话,请输出“Kiki”,否则请输出“Cici”,每个实例的输出占一行。

Sample Input
1
3

Sample Output
Kiki
Cici

AC代码:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include<string.h>
#include<math.h>
int main()
{
   int n;
   while(~scanf("%d",&n))
   {
       if(n%3==0)
        printf("Cici\n");
       else
        printf("Kiki\n");
   }
    return 0;
}

例题2链接:hdu-2147 kiki’s game
翻译如下:
问题描述

最近琪琪无所事事。当她无聊的时候,一个想法出现在他的脑海里,她只是玩棋盘游戏。chesserboard的大小是n*m。首先,在右上角放一枚硬币(1,m)。每次一个人把硬币移到左边,下面或左边下面的空白区域。走不动一步的人将会输掉这场比赛。kiki和zzki一起玩,游戏总是从kiki开始的。如果双方都打得很好,谁将赢得这场比赛?

输入

输入包含多个测试用例。每行包含两个整数n,m (0当n=0和m=0时,输入终止。

输出

如果kiki赢了这个游戏,你会说“ Wonderful! ”,否则“What a pity!”。

样例输入
5 3
5 4
6 6
0 0



样例输出
What a pity!
Wonderful!
Wonderful!


AC代码:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include<string.h>
#include<math.h>
int main()
{
    int n,m;
    while(~scanf("%d%d",&n,&m))
    {
        if(n==0&&m==0)
            break;
        if(n%2==0||m%2==0)
            printf("Wonderful!\n");
        else
            printf("What a pity!\n");
    }
    return 0;
}

例题3链接:hdu-2149 Public Sale
题面如下:
Problem Description
虽然不想,但是现实总归是现实,Lele始终没有逃过退学的命运,因为他没有拿到奖学金。现在等待他的,就是像FarmJohn一样的农田生涯。


要种田得有田才行,Lele听说街上正在举行一场别开生面的拍卖会,拍卖的物品正好就是一块20亩的田地。于是,Lele带上他的全部积蓄,冲往拍卖会。

后来发现,整个拍卖会只有Lele和他的死对头Yueyue。

通过打听,Lele知道这场拍卖的规则是这样的:刚开始底价为0,两个人轮流开始加价,不过每次加价的幅度要在1~N之间,当价格大于或等于田地的成本价 M 时,主办方就把这块田地卖给这次叫价的人。

Lele和Yueyue虽然考试不行,但是对拍卖却十分精通,而且他们两个人都十分想得到这块田地。所以他们每次都是选对自己最有利的方式进行加价。

由于Lele字典序比Yueyue靠前,所以每次都是由Lele先开始加价,请问,第一次加价的时候,
Lele要出多少才能保证自己买得到这块地呢?

Input
本题目包含多组测试,请处理到文件结束(EOF)。每组测试占一行。
每组测试包含两个整数M和N(含义见题目描述,0<N,M<1100)

Output
对于每组数据,在一行里按递增的顺序输出Lele第一次可以加的价。两个数据之间用空格隔开。
如果Lele在第一次无论如何出价都无法买到这块土地,就输出"none"。

Sample Input
4 2
3 2
3 5


Sample Output
1
none
3 4 5


AC代码:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include<string.h>
#include<math.h>
int main()
{
    int n,m;
    while(~scanf("%d%d",&m,&n))
    {
        if(m>n)
        {
            if(m%(n+1)==0)
                printf("none\n");
            else
            {
                int x=m%(n+1);
                printf("%d",x);
                printf("\n");
            }
        }
        else
        {
            for(int i=m; i<n; i++)
                printf("%d ",i);
            printf("%d",n);
            printf("\n");
        }
    }
    return 0;
}

最后总结

其实这个博弈并不仅仅是什么只能取1—m个类的问题。这类的问题大多都是找规律,只要耐心,思路也清晰,那么也是能做的,除了有一些费头发。在这里插入图片描述

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