(此图片为我校考试题目本人解法,考的是Nim游戏,oier狂喜!!!直接花15min左右时间将此题秒掉了)
博弈论的概念:
博弈论,又被称为对策论,是研究具有斗争或竞争性质现象的数学理论和方法。它的核心在于分析多个参与者在相互影响的决策过程中,如何做出最优选择以实现自身利益最大化。
关键要素:
参与者:
- 参与博弈的各方,可以是个人、企业、国家等。
策略:
- 每个参与者在博弈中可以采取的行动方案。
收益:
- 参与者在不同策略组合下所获得的结果,通常用数值表示。
常见的博弈类型:
完全信息静态博弈:
- 参与者同时行动,且每个参与者都知道其他参与者的策略和收益。比如 “囚徒困境”,两个囚徒在不知道对方选择的情况下,决定是否坦白。如果两人都坦白,各判 8 年;如果一人坦白一人抵赖,坦白者释放,抵赖者判 10 年;如果两人都抵赖,各判 1 年。从整体最优来看,两人都抵赖是最好的结果,但从个人理性出发,两人都会选择坦白。
完全信息动态博弈:
- 参与者的行动有先后顺序,后行动者能观察到先行动者的行动。比如下棋,一方先走一步,另一方根据对方的走法再决定自己的走法。
不完全信息静态博弈:
- 参与者对其他参与者的策略和收益不完全了解。例如在拍卖中,竞拍者不知道其他竞拍者的心理价位。
不完全信息动态博弈:
- 参与者行动有先后顺序,且后行动者对先行动者的某些信息不完全了解。
OI 中的博弈论算法:
在信息学奥林匹克竞赛(OI)里,博弈论算法常用于解决两人公平组合游戏问题。这类游戏一般有以下特点:
- 有两个玩家,双方轮流操作。
- 游戏状态有限,且在有限步内结束。
- 双方在任何时刻能采取的行动和行动规则相同,且与玩家无关。
- 无法行动的玩家判负。
常见博弈模型:
Nim 游戏:
- 这是最为基础的博弈模型。有若干堆物品,每堆物品数量有限,玩家轮流从某一堆中取走任意数量物品(至少 1 个) ,最后取光物品的玩家获胜。其必胜策略判断依据是将每堆物品数量进行异或运算。若结果为 0,后行动者有必胜策略;若结果不为 0,先行动者有必胜策略。
-
- 代码示例(C++):(ps:又不能写代码了,只能用别的IDE然后截图了)




- 巴什博弈(Bash Game):只有一堆 n 个物品,两人轮流从这堆物品中取物,规定每次至少取 1 个,最多取 m 个。最后取光者得胜。若 ,则后取者有必胜策略;若 ,则先取者有必胜策略。先取者第一次取 个物品,之后每次取的物品数与后取者取的物品数之和为 ,这样先取者能保证取到最后一个物品。
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- 代码示例(C++):
- (不想写了 后续单独补上)
威佐夫博弈(Wythoff Game):有两堆各若干个物品,两个人轮流从某一堆或同时从两堆中取同样多的物品,规定每次至少取一个,多者不限,最后取光者得胜。设两堆物品数量分别为 a 和 b( ),存在奇异局势 ,其中 , (k = 0,1,2,...)。若当前局势是奇异局势,后取者有必胜策略;若不是奇异局势,先取者有必胜策略,先取者可以通过操作将局势变为奇异局势。
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- 代码示例(C++):
- (不想写了,后续单独补上)
OI题中一般解题思路:
- 状态分析:首先要明确游戏的初始状态和终止状态,然后分析在不同状态下玩家的可行操作。例如在 Nim 游戏中,初始状态是各堆物品的数量,终止状态是所有物品被取光,玩家的可行操作是从某一堆中取走物品。
- 寻找规律:通过对简单情况的分析,尝试找出博弈的规律。比如在巴什博弈中,对不同的 n 和 m 进行试验,就能总结出与 相关的必胜策略规律。
- 利用数学工具:像 Nim 游戏中利用异或运算判断必胜策略,以及威佐夫博弈中利用黄金分割数等数学知识来确定奇异局势,都是借助数学工具解决博弈问题的体现。
特别介绍一下Nim 游戏:
Nim 游戏是博弈论中一个经典的组合游戏。游戏规则如下:
有若干堆物品,每堆物品的数量都是有限的。两个玩家轮流从某一堆中取走任意数量的物品(至少取 1 个),最后取光物品的玩家获胜。
以两堆物品为例,假设一堆有 3 个物品,另一堆有 5 个物品。玩家 A 先行动,他可以从第一堆取走 1 个、2 个或 3 个物品,也可以从第二堆取走 1 个到 5 个物品。然后玩家 B 根据 A 的取法,再从某一堆中取物品。
Nim 游戏存在必胜策略,判断方法基于 “异或运算”。将每堆物品的数量进行异或运算,如果结果为 0,则后行动者有必胜策略;如果结果不为 0,则先行动者有必胜策略。例如,有三堆物品,数量分别为 3、5、7。3 的二进制是 011,5 的二进制是 101,7 的二进制是 111,进行异或运算:011⊕101⊕111 = 001,结果不为 0,所以先行动者有必胜策略。先行动者可以通过取物品,使得剩下物品数量的异或结果为 0,然后无论后行动者怎么取,先行动者都能再次让异或结果为 0,直到最后取光物品获胜。
——————Mozart-chen 2025.1.25
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