SG函数(回合制游戏)
首先定义mex(minimal excludant)运算,这是施加于一个集合的运算,表示最小的不属于这个集合的非负整数。例如mex{0,1,2,4}=3、mex{2,3,5}=0、mex{}=0。
对于任意状态 x , 定义 SG(x) = mex(F),其中F 是 x 后继状态的SG函数值的集合。最后返回值(也就是SG(X))为0为必败点,不为零必胜点。
如x有三个后继状态分别为SG(a),SG(b),SG(c),那么SG(x)= mex{SG(a),SG(b),SG(c)}。经过一系列运算后,集合S的终态必然为空集,所以SG函数的终态为SG(x)= 0,当且仅当x为必败点。
假如说是在一个游戏中有多个石子堆该怎么办了。我们只需要把对每个石子堆进行sg函数的调用,将得到的所有的值进行异或。得出来的结果为0则该情形为必败态。否则为必胜态。
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取石子问题
有1堆n个石子,每次只取{1,3,4}个石子,先取完石子者胜利,那么各个数的SG值为多少?
SG(0)= 0,每次能取走石子个数集合f = {1,3,4},剩余石子的个数就是当前x的后继状态()
x=1 时,可以取走1 - f{1}个石子,剩余{0}个,所以 SG[1] = mex{ SG[0] }= mex{0} = 1;
x=2 时,可以取走2 - f{1}个石子,剩余{1}个,所以 SG[2] = mex{ SG[1] }= mex{1} = 0;
x=3 时,可以取走3 - f{1,3}个石子,剩余{2,0}个,所以 SG[3] = mex{SG[2],SG[0]} = mex{0,0} =1;
x=4 时,可以取走4- f{1,3,4}个石子,剩余{3,1,0}个,所以 SG[4] = mex{SG[3],SG[1],SG[0]} = mex{1,1,0} = 2;
x=5 时,可以取走5 - f{1,3,4}个石子,剩余{4,2,1}个,所以SG[5] = mex{SG[4],SG[2],SG[1]} =mex{2,0,1} = 3;
以此类推…
x 0 1 2 3 4 5 6 7 8…
SG[x] 0 1 0 1 2 3 2 0 1…
由上述实例我们就可以得到SG函数值求解步骤,那么计算1~n的SG函数值步骤如下:
1、使用 数组f 将 可改变当前状态 的方式记录下来。
2、然后我们使用 另一个数组 将当前状态x 的后继状态标记。
3、最后模拟mex运算,也就是我们在标记值中 搜索 未被标记值 的最小值,将其赋值给SG(x)。
4、我们不断的重复 2 - 3 的步骤,就完成了 计算1~n 的函数值。
Java模板:
1 //arr[]:可以取走的石子个数 2 //sg[]:0~n的SG函数值 3 //hash[]:mex{} 4 static int MAXN = 1000; 5 static int N = 10; 6 static int[] sg = new int[MAXN]; 7 static int[] arr = new int[N]; 8 static boolean[] hash = new boolean[MAXN]; 9 static boolean[] visited = new boolean[MAXN]; 10 11 //打表法求sg函数值 12 private static void getSG(int n){ 13 Arrays.fill(sg,0); 14 for(int i=1;i<=n;i++){ 15 Arrays.fill(hash,false); 16 //注意这里j从0开始 17 for(int j=0;arr[j]<=i;j++){ 18 hash[ sg[ i-arr[j] ] ] = true;//SG(x) = mex(F),F是x的后继状态的SG函数值的集合。为true的都是后继状态。 19 } 20 for(int j=0;j<=n;j++){ 21 if(!hash[j]){ 22 sg[i] = j;//模拟mex运算,取最小的不属于这个集合的非负整数 23 break; 24 } 25 } 26 } 27 } 28 29 //dfs方式求解x的sg函数值 30 private static int mex(int x){ 31 if(sg[x] != -1) return sg[x]; 32 33 for(int i=0;i<=10;i++){ 34 int temp = x - arr[i]; 35 if(temp < 0) break; 36 sg[temp] = mex(temp); 37 visited[sg[temp]] = true; 38 } 39 for(int i=0;;i++){ 40 if(!visited[i]){ 41 sg[x] = i; 42 break; 43 } 44 } 45 return sg[x]; 46 } 47 48 //此函数是对<题目给出的每次能取到的石子数>进行初始化 49 private static void f(){ 50 arr[0] = 1; 51 for(int i=1;i<=10;i++){ 52 arr[i] = arr[i-1]*2; 53 } 54 }
具体情况,具体分析!