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反常遊戲

反常遊戲、反 Nim 遊戲的 定義

以反 Nim 遊戲為例,這裏給出反 Nim 遊戲的結論以及證明:

規定:字母 N 和 P 分別代表先手必勝與必敗。

一個局面為 N 態的充要條件是有至少一條出邊連接至 P 態。

一個局面為 P 態的充要條件是每一條出邊都連接到 N 態。

反 Nim 遊戲

為方便書寫,用字母 \(T\) 表示 \(\oplus_{i=1}^{n}a_{i}\)

結論:

  1. 當全部 \(a_{i}=1\),如果有奇數堆石子就為 P 態,有偶數堆則為 N 態。

  2. 當至少一個 \(a_{i}>1\)\(T\neq 0\) 時為 N 態,否則為 P 態。

證明 1:顯然。

證明 2:

情況 A:若只有一個 \(a_{i}>1\)(此時 \(T\) 一定 \(\neq 0\),則先手選擇轉移到全部 \(a_{i}=1\) 的局面,並且先手可以在這次決策中控制轉移後堆數的奇偶。

故這種情況 是 N 態

情況 B:(不考慮 \(T\) 取值)有至少 \(2\)\(a_{i}>1\)

小情況 B1:\(T\neq 0\):通過 Nim 遊戲可知一定能夠轉移到 \(T=0\) 的局面(小情況 B2)。

小情況 B2:\(T=0\)

一方面可以轉移到至少 \(2\)\(a_{i}>1,T\neq 0\) 的局面,即情況 B1。

另一方面隨着遊戲進行(B1, B2 循環),數量大於 1 的堆會逐漸減少,最終只剩一堆,這就變成了情況 A,為 N 態。

觀察情況 B,小情況 B2 能給對面 N 態或至少 \(2\)\(a_{i}>1,T\neq 0\) 的局面,而小情況 B1 僅能給對面 \(T=0\) 的局面。

所以在情況 B 下,小情況 B2 為 N 態,B1 為 P 態。

也就是説 當至少 \(2\)\(a_{i}>1,T\neq 0\) 時為 N 態,否則為 P 態。

綜合情況 A 和情況 B 的結論,結論 2 得證。

綜上,結論 1 和 2 皆得證。結論得證。