使用Python查找减少数字游戏中的获胜者

使用Python查找减少数字游戏中的获胜者

减少数字游戏,也被称为热土豆游戏,是一个经典的数学游戏。游戏开始时给定一个初始数字n,每次玩家选择一个数字x,并减去任何一个范围在[1,n//2 + 1]内的数字(包含1和n//2 + 1)。游戏者轮流进行,直到无法再继续游戏为止。这时,最后一个有效的玩家即为获胜者。我们可以通过编写Python代码来计算出减少数字游戏中的获胜者。

游戏规则

为了更好地理解问题,让我们先以一个示例游戏开始。 游戏开始时,我们给定一个初始数字n = 20。玩家可以选择一个数字,然后减去一个介于[1,11]之间的数字来削弱该数字。

玩家1先开始游戏,并选择数字3,然后减去数字6。现在,数字变为了n = 14。玩家2接下来走,并选择数字4,然后减去数字11。目前数字n = 3,这是数字区间可以接受的最大数字。 此时轮到玩家1,由于无法继续游戏,因此玩家2成为了获胜者。

推导胜利策略

理解胜利的策略并不难。可视化和逐步解决问题的方法可以帮助我们直观地理解这个问题。让我们看一下n为4时,玩家1(P1)和玩家2(P2)的决策树。

         4
        / \
       3   2
      /   / \
     2   1   1
    / 
   1

由于P1首先开始游戏,他有一个选择机会可以影响胜利的结局。我们可以使用动态规划来解决任意起点n的问题。采用自下而上的方法解决问题;具体来说,我们从最低的数字n = 1开始,然后根据上一个最小数字计算每个数字削弱后的品质。

让我们看一下伪代码,以便实现减少数字游戏中的胜利策略。

function winning_strategy(n):
  # 初始化dp矩阵
  dp = [0] * (n+1)

  # 填充dp矩阵
  for i in range(2, n+1):
    for j in range(1, i//2 + 1):
      if i % j == 0 and dp[i-j] == 0:
        # 找到一个玩家的胜利策略
        dp[i] = 1
        break

  # 返回胜利者
  return dp[n] == 1

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