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编辑人: 浅唱

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3-4 个月基础学习阶段:博弈论基础——巴什博弈、尼姆博弈与 SG 函数

在信息学奥赛 CSP-S 的备考中,算法竞赛数学部分的博弈论是一个重要的考点。对于 3 - 4 个月的基础学习阶段来说,掌握博弈论中的巴什博弈、尼姆博弈的必胜条件,SG 函数的定义与计算以及博弈论问题的状态转移建模是至关重要的。

一、巴什博弈(Bash Game)

巴什博弈是一个经典的博弈问题。假设有一堆物品,数量为 n,两个玩家轮流从中取物品,每次最少取 1 个,最多取 m 个,最后取完物品的人获胜。

必胜条件是:当 n 可以表示为 (m + 1) 的倍数加 1 时,先手必胜;否则,后手必胜。

学习方法:
1. 理解游戏规则,通过简单的实例进行手动推导和验证。
2. 思考为什么会有这样的必胜条件,从数学角度分析取物的策略。

二、尼姆博弈(Nim Game)

尼姆博弈中有多堆物品,每堆物品有不同数量的物品,两个玩家轮流从任意一堆中取任意数量的物品,但不能不取,最后取完物品的人获胜。

必胜条件是:将每堆物品的数量进行二进制表示,然后将各位进行异或运算,如果结果为 0,则后手必胜;否则,先手必胜。

学习方法:
1. 熟悉二进制和异或运算。
2. 多做练习题,通过实际操作来加深对必胜条件的理解和运用。

三、SG 函数的定义与计算(mex 运算)

SG 函数(Sprague-Grundy 函数)用于解决更复杂的博弈问题。

定义:SG(x) 表示一个状态的值。

mex 运算:最小的不属于集合的非负整数。

计算 SG 函数的方法:
1. 对于终止状态,SG 值为 0。
2. 对于其他状态,通过计算其后继状态的 SG 值,然后取 mex 运算得到。

学习方法:
1. 从简单的例子入手,逐步理解 SG 函数的概念和计算过程。
2. 绘制状态转移图,直观地观察 SG 值的变化规律。

四、博弈论问题的状态转移建模

将实际问题转化为博弈论中的状态,并建立状态之间的转移关系。

关键要点:
1. 明确问题的终止条件和各个状态的取值范围。
2. 分析从一个状态可以转移到哪些其他状态。

学习方法:
1. 仔细阅读题目,提取关键信息。
2. 尝试用图表或数学表达式描述状态和转移关系。

总之,在备考过程中,要注重对基础概念的理解,多做练习题,通过实际操作和思考来提高对博弈论问题的解决能力。只有扎实掌握这些知识点,才能在 CSP-S 考试中应对相关的博弈论题目,取得理想的成绩。

希望以上的备考内容能够帮助大家在算法竞赛数学的博弈论部分取得突破,为 CSP-S 考试做好充分的准备!

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创作类型:
原创

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