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POJ 2234 Matches Game(尼姆博弈)

2014-04-14 17:19 253 查看

题目大意:

有N堆石头,两个人轮流取石头,每次只能取一堆中的石头,至少取一个,最多全部全部取完。问先取的人是否能够获胜。

解题思路:

(一)这是一道博弈论Nim Game的题目,我们先从简单情况开始分析,再逐步深入。
(1)只有一堆,先手赢

(2)两堆,一共2根火柴,后手赢              (取完一堆即可)
  两堆,一共3根火柴,先手赢               (1+2格局,在2个的一堆中取1个,转化为前一种情形)
  两堆,一堆2个,另一堆2个,后手赢 (取完一堆,或者取1个都必输)
  两堆,一堆1个,另一堆3个,先手赢 (1+3格局,在3个的一堆中取2个,转化为2根的情形)

          ...   
  两堆,堆中火柴数目相等,后手赢
  两堆,堆中火柴数目不等,先手赢  

(3)三堆,一共3根火柴,先手赢 
  三堆,一共4根火柴,先手赢
  三堆,一共5根火柴,1.1.3型先手赢   (因为总能够转化到两堆相等的情况)
  三堆,一共5根火柴,2.2.1型先手赢   (因为总能够转化到两堆相等的情况)
  三堆,一共6根火柴,2.2.2型先手赢 
  三堆,一共6根火柴,1.1.4型先手赢
  三堆,一共6根火柴,1.2.3型后手赢 
通过简单的分析发现规律并不易寻找,并不是简单的奇偶关系(我就错误地推出过奇偶胜负关系)

(二)我们开始深入一点
    我们发现在两堆时,我们找到一个有趣的规律,那就是如果两堆数目相等,那么后手方赢,如果两堆数目不等,先手方赢(思考一下为什么?)。但三堆的时候貌似又行不通了,因为如最简单的1+1+1格局,显然是各堆数目相等,但应该是先手方赢。但我们马上会发现,对于三堆的情形,如果各堆数目相等,一定是先手方赢(想清楚为什么?)。进一步推广,我们可以得到如下结论:
堆为奇数个,各堆中火柴数目相等,一定是先手方赢
堆为偶数个,各堆中火柴数目相等,一定是后手方赢
(三)我们开始处理最棘手的部分
我们现在能够处理,所有堆中火柴都相等的时候的情形,但各堆中火柴不相等呢?这里我们再次看到数学中一些不可思议的联系。我们现在重新审视和定义这个游戏的胜负
(1)如果轮到某人取火柴的时候,火柴已经没有了,那么此人输,设为P-格局
(2)如果轮到某人取火柴的时候,他能够取完火柴,那么此人赢,设为N-格局
(3)如果轮到某人取火柴的时候,他能够将当前格局转化为某个P格局,那么此格局为N-格局
(4)如果轮到某人取火柴的时候,他不能将当前格局转化为某个P格局,那么此格局为P-格局
下面我们来推导一个定理:一个格局记为(x1,x2,...,xn),且次序无关,此格局为 P-格局 当且仅当 x1^x2^...^xn = 0.其中^是按位异或运算
推导:  对应上述4种情形(为了叙述的简洁,并不十分严谨地证明,而是直接假设结论正确,再说明定理的工作机制)
            (1)当(x1,x2,...,xn)中全为0时            ,格局为P-格局,此时x1 ^ x2 ^ ... ^ xn = 0成立。
            (2)当(x1,x2,...,xn)中只有一个不为0,格局为N-格局,此时x1 ^ x2 ^ ... ^ xn = 0不成立。
            (3)当(x1,x2,...,xn)是P-格局时,x1,...,xn不全为0.(反证法)
                                          假设x1 ^ x2 ^ ... ^ xn = p,且p不为0,
                                          记 p 的二进制表示中,最左的1(最高位的1)在从左至右数第 k 位.
                                          由于p是异或运算的结果,那么 x1, x2 , ... , xn中至少有一个数第k位为1,
                                          不妨设 xi 的第 k 位为1,那么 xi ^ p 第 k 位为0,那么xi > xi^p 显然成立.
                                          也就是说,存在某种取法,使i堆的火柴数变化到 xi^p .
                                          题设x1 ^ x2 ^ ... ^ xn = p,那么x1 ^ x2 ^ ... ^ xn ^ p = 0.
                                          那么当前格局可以转化到某个P-格局,也就是说当前格局时N-格局,矛盾
                                          所以,必有p=0.
                (4)当x1 ^ x2 ^ ... ^ xn = 0时,如果存在某个移动 xi 变化到 xi ’ ,且x1^x2^....^xi ' ^...^xn = 0,
                     那么由异或运算的消去律有,xi = xi ' ,也就是说一根火柴都没取,这不允许的,所以
                     当前格局只能是P格局
有了这个强大的定理那么上题就很好解决了:

代码:

#include<cstdio>
#include<cstring>

int main(){
int num[25],m;
while(~scanf("%d",&m)){
int ans=0;
for(int i=0;i<m;i++){
scanf("%d",&num[i]);
ans=ans^num[i];
}
if(ans==0) printf("No\n");
else printf("Yes\n");
}
return 0;
}
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