Nim博弈是ACM入门的博弈之一,其基本描述为:

有若干堆石子,每堆石子的数量都是有限的,合法的移动是“选择一堆石子并拿走若干颗(不能不拿)”,如果轮到某个人时所有的石子堆都已经被拿空了,则判负(因为他此刻没有任何合法的移动)。

这游戏看上去有点复杂,先从简单情况开始研究吧。如果轮到你的时候,只剩下一堆石子,那么此时的必胜策略肯定是把这堆石子全部拿完一颗也不给对手剩,然后对手就输了。如果剩下两堆不相等的石子,必胜策略是通过取多的一堆的石子将两堆石子变得相等,以后如果对手在某一堆里拿若干颗,你就可以在另一堆中拿同样多的颗数,直至胜利。如果你面对的是两堆相等的石子,那么此时你是没有任何必胜策略的,反而对手可以遵循上面的策略保证必胜。如果是三堆石子……好像已经很难分析了,看来我们必须要借助一些其它好用的(最好是程式化的)分析方法了,或者说,我们最好能够设计出一种在有必胜策略时就能找到必胜策略的算法。(源自百度百科)

如果有点基础的同学就会知道Nim博弈的判断胜负的办法:

将每堆石子个数异或,如果异或结果非零,则先手必胜,否则先手必败。

我们先对必败局面,即最终异或结果为 0

(假设异或结果为 A)进行分析:

如果现在第一个人拿任意一堆石子中的 B个,那么现在剩余石子的异或结果 A必定不为 0 ,而且可以看出A=B。接下来是第二个人的操作。在二进制的情况下,A

的位数和 B 的位数相同(假定为 n+1位),即剩余的所有石子中必定有一堆石子的数量(假定为 C )不少于 2n 个,且二进制下第 n 位必定为 1 。假如我们拿出这一堆石子中的 2n 个,现在剩下的所有石子异或结果 A′′ 一定小于 2n (A′′n 位此时变成了 0 ) ,所以我们可以从这 C 个石子中拿走 2nA′′ 个,剩余 A′′ 个,这样,剩余的石子异或的结果一定为 A′′ ^ A′′ =0 。这样,第二个人就能在一次操作后将异或的结果变为 0

第二个人持续上述操作,就能够使第一个人当前的异或结果永远为 0,第二个人当前的异或结果永远不为 0 ,而最终当取完所有石子时,结果也为 0

假如初始 A不为零,那么第一个人也可通过上述操作使得异或结果为 0

这样就证明了异或结果可以判断最终胜负的正确性。