斐波那契博弈(Fibonacci Nim)

引用:https://blog.csdn.net/acm_cxlove/article/details/7835016

斐波那契博弈:

有一堆个数为n的石子,游戏双方轮流取石子,满足:

1)先手不能在第一次把所有的石子取完;

2)之后每次可以取的石子数介于1到对手刚取的石子数的2倍之间(包含1和对手刚取的石子数的2倍)。 

约定取走最后一个石子的人为赢家,求必败态。

这个和之前的Wythoff’s Game 和取石子游戏 有一个很大的不同点,就是游戏规则的动态化。之前的规则中,每次可以取的石子的策略集合是基本固定的,但是这次有规则2:一方每次可以取的石子数依赖于对手刚才取的石子数。

这个游戏叫做Fibonacci Nim,肯定和Fibonacci数列:f[n]:1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,… 有密切的关系。如果试验一番之后,可以猜测:先手胜当且仅当n不是Fibonacci数。换句话说,必败态构成Fibonacci数列。

就像“Wythoff博弈”需要“Beatty定理”来帮忙一样,这里需要借助“Zeckendorf定理”(齐肯多夫定理):任何正整数可以表示为若干个不连续的Fibonacci数之和。

先看看FIB数列的必败证明:

1、当i=2时,先手只能取1颗,显然必败,结论成立。

2、假设当i<=k时,结论成立。

     则当i=k+1时,f[i] = f[k]+f[k-1]。

     则我们可以把这一堆石子看成两堆,简称k堆和k-1堆。

    (一定可以看成两堆,因为假如先手第一次取的石子数大于或等于f[k-1],则后手可以直接取完f[k],因为f[k] < 2*f[k-1])

     对于k-1堆,由假设可知,不论先手怎样取,后手总能取到最后一颗。下面我们分析一下后手最后取的石子数x的情况。

     如果先手第一次取的石子数y>=f[k-1]/3,则这小堆所剩的石子数小于2y,即后手可以直接取完,此时x=f[k-1]-y,则x<=2/3*f[k-1]。

     我们来比较一下2/3*f[k-1]与1/2*f[k]的大小。即4*f[k-1]与3*f[k]的大小,由数学归纳法不难得出,后者大。

     所以我们得到,x<1/2*f[k]。

     即后手取完k-1堆后,先手不能一下取完k堆,所以游戏规则没有改变,则由假设可知,对于k堆,后手仍能取到最后一颗,所以后手必胜。

     即i=k+1时,结论依然成立。

对于不是FIB数,首先进行分解。

分解的时候,要取尽量大的Fibonacci数。

比如分解85:85在55和89之间,于是可以写成85=55+30,然后继续分解30,30在21和34之间,所以可以写成30=21+9,

依此类推,最后分解成85=55+21+8+1。

则我们可以把n写成  n = f[a1]+f[a2]+……+f[ap]。(a1>a2>……>ap)

我们令先手先取完f[ap],即最小的这一堆。由于各个f之间不连续,则a(p-1) > ap  + 1,则有f[a(p-1)] > 2*f[ap]。即后手只能取f[a(p-1)]这一堆,且不能一次取完。

此时后手相当于面临这个子游戏(只有f[a(p-1)]这一堆石子,且后手先取)的必败态,即先手一定可以取到这一堆的最后一颗石子。

同理可知,对于以后的每一堆,先手都可以取到这一堆的最后一颗石子,从而获得游戏的胜利。

 取石子游戏:http://acm.hdu.edu.cn/showproblem.php?pid=2516

Problem Description

1堆石子有n个,两人轮流取.先取者第1次可以取任意多个,但不能全部取完.以后每次取的石子数不能超过上次取子数的2倍。取完者胜.先取者负输出"Second win".先取者胜输出"First win".

 

Input

输入有多组.每组第1行是2<=n<2^31. n=0退出.

 

Output

先取者负输出"Second win". 先取者胜输出"First win".
参看Sample Output.

 

Sample Input

 

2 13 10000 0

 

Sample Output

 

Second win Second win First win

#include<iostream>
#include<map>
using namespace std;
int main()
{
    int fib[500];
    fib[0] = 1, fib[1] = 2;
    for (int i = 2; i <= 70;i++)
        fib[i] = fib[i - 1] + fib[i - 2];
    int n;
    while (cin >> n&&n)
    {
        int mark = 0;
        for (int i = 0; i <= 70; i++) {
            if (fib[i] == n) mark = 1, cout << "Second win" << endl;
            if (fib[i] > n) break;
        }
        if (!mark) cout << "First win" << endl;
    }

    return 0;
}

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转载自blog.csdn.net/qq_40564464/article/details/81835449