遊戲簡介
chomp是一個雙人遊戲,有m x n塊曲奇餅排成一個矩形格狀,稱作棋盤。
----兩個玩家輪流自選一塊還剩下的曲奇餅,而且還要把它右邊和下邊所有的曲奇餅都取走(如果存在)
----先吃到左上角(1,1)那塊曲奇餅的玩家為失敗
如圖所示
------紅方選擇(3,3)--->
------藍方選擇(1,4)---->
----紅方選擇(1,2)--->
-----藍方選擇(2,1)-->
------------>紅方玩家隻能選左上角那一塊,失敗
分析
首先介紹一個重要定理——策梅洛定理(zermelo)
下面證明:除去 1 x 1大小的棋盤外,其他大小的棋盤,先手存在必勝政策。
證明:(反證法)
假設棋盤規模為m x n。
首先,遊戲不可能産生平局。
其次,由于每一步移動至少吃掉1塊曲奇餅幹,是以不超過 mn 步後遊戲必定結束。
由策梅洛定理,這個确定性二人有限遊戲資訊完備,且不存在平局,則或者先行一方有必勝政策,或者後行一方有必勝政策。
如果後手有必勝政策,使得無論先手第一次取哪個石子,後手都能獲得最後的勝利。
那麼現在假設先手取最右下角的石子(m,n) ,接下來後手可以取某塊曲奇(a,b) 使得自己進入必勝的局面。
事實上,先手在第一次取的時候就可以取曲奇 (a,b) ,之後完全模仿後手的必勝步驟,迫使後手失敗。
于是産生沖突。是以不存在後手必勝政策,先手存在必勝政策。
注意:這個證明是非構造性存在性證明,也即隻是證明了先手必勝政策的存在性,但沒有構造出具體必勝政策。而且目前還沒有人給出chomp一般性的必勝政策。
其中一些簡單的情況,可以找到必勝政策:
1、棋盤隻有一行,但多于一格
-------先手拿去除左上角的全部即可
2、棋盤是正方形,但多于一格
-------先手選取(2,2),之後無論後手做什麼,先手隻要模仿即可(即關于對角線對稱選取)
3、棋盤隻有兩行
------先手取第二行最後一個,之後無論後手選什麼,先手總能采取合适的選擇,使得第一行比第二行多一個
類似問題
1、三維chomp遊戲
将曲奇排成 p x q x r 的立方體,兩個玩家輪流自選吃掉一塊剩下的曲奇餅,若取走的曲奇餅為 (i,j,k) ,則也要取走所有滿足 i ≤ a ≤ p,j ≤ b ≤ q , k ≤ c ≤ r 的曲奇餅(a,b,c)(如果存在)。
可以類似地将chomp遊戲擴充到任意維,并可以類似地證明,先手都存在必勝政策。
2、有限偏序集上的chomp遊戲
chomp遊戲可以推廣到在任意一個存在最小元 a 的有限偏序集(s,≤)上:兩名遊戲者輪流選擇s中的元素 x ,移走 x 以及所有 s 中比 x 大的元素。失敗者是被迫選擇最小元 a 的玩家。
如果 (s,≤) 有最大元素 b ,那麼在偏序集上的chomp遊戲存在一個獲勝政策.
3、約數遊戲
給定一個大于1的自然數 n ,兩個遊戲參與者輪流選擇n的大于1的正約數,但不可選擇之前被選擇過的因子的倍數(例如 n = 72,有一方之前選擇了4,則之後任一方都不可以再選擇36)
4、删數遊戲
給定整數集合 {1,2,...n} ,兩個人輪流從中選擇一個數字,并将它和它的約數從集合中删除,删除最後一個數的人獲勝。
以上幾個遊戲,類似chomp遊戲,得到結論就是無論 n 是幾,都是先手必勝。
參考連結:中國大學mooc 離散數學 劉铎
個性簽名:時間會解決一切