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Juego simple de grafos finitos

Considere el siguiente juego en gráficos (no varias aristas, pero los gráficos pueden ser desconectado).

Los jugadores a y B alternativa de escoger a un vértice. Después de elegir un vértice, se asigna un número a ese vértice tal que el número es el menor entero no negativo es que ya no está asignado a sus vecinos.

El juego termina cuando todos los vértices tienen números asignados a ellos. El último jugador en movimiento gana si y sólo si ese vértice se le asigna un número impar.

Incluso para la ruta de los gráficos (que es, $n$ vértices en una línea, conectado con los bordes), no tengo idea de cual $n$ el primer jugador tiene una estrategia ganadora.

Algunos cálculos sugieren que el primer jugador pierde si $n=1, 2, 4, 5, 6, 7, 9, 11, 13, 15$. No me parece que un golpe en OEIS que parecen tener sentido.

5voto

Peter Taylor Puntos 5221

Esta es sólo una respuesta parcial, principalmente para añadir algunas observaciones que no han sido registradas, pero que no encajan perfectamente en los comentarios.

General de lema

Un vértice $v$ $m$ bordes serán etiquetados con un valor en la mayoría de las $m$.

Prueba: supongamos lo contrario. A continuación, $v$ es etiquetado con un valor mayor que $m$, por lo que sus vértices adyacentes debe incluir entre sus etiquetas de todos los valores de$0$$m$, por lo que debe haber, al menos, $m+1$ vértices adyacentes. Pero $v$ sólo ha $m$ bordes.

Corolario

Si un vértice $v$ $m$ bordes, podemos adjuntar a la gráfica de un vértice $u$ con la etiqueta $(m+1)$ y el borde de la $(u, v)$. Esto no afecta a la teoría de juegos valor de la posición.

Prueba: nunca se nos va a la etiqueta $v$ con un valor de $(m+1)$ o mayor, por lo $u$ es irrelevante para el etiquetado de $v$. Y ya que no tiene bordes a cualquier otro vértice, es irrelevante para el etiquetado de todos los otros vértices.

Corolario para la ruta de los gráficos

En lugar de la adición de los vértices en los extremos con la etiqueta $-1$, como en hardmath's respuesta, podemos añadir vértices en los extremos con la etiqueta $2$.

Tenga en cuenta que esta muestra directamente que path(A,-1,K) debe tener el mismo valor como path(A,2,K), y debe haber algo mal con su tabla. Puedo obtener una tabla con algunos desacuerdos:

(A,C)\K =  1 |  2 |  3 |  4 |  5 |  6 |  7 |  8 |  9 |...even | odd |
=====================================================================
( 0, 0) :  W :  W :  W :  W :  W :  W :  W :  W :  L :...  W  |  L  |
( 1, 0) :  L :  W :  L :  W :  L :  W :  L :  W :  L :...  W  |  L  |
( 2, 0) :  W :  W :  W :  W :  W :  W :  L :  W :  L :...  W  |  L  |
( 1, 1) :  L :  W :  L :  W :  L :  W :  L :  W :  L :...  W  |  L  |
( 2, 1) :  L :  W :  L :  W :  L :  W :  L :  W :  L :...  W  |  L  |
( 2, 2) :  L :  L :  W :  L :  L :  L :  L :  W :  L :...  W  |  L  |

Estoy de acuerdo en que parece que para $n > 7$ todos de una sola ruta de los puestos son un ganar si hay un número par de sin etiquetar los vértices, y una pérdida si hay un número impar. Sospecho que puede ser posible demostrar mediante la inducción con una suficientemente fuerte inductivo hipótesis. Un boceto del paso inductivo:

  • Si $n$ es par y mayor que 8, path(A,C,n) reduce en un paso a path([A=0],C,n-1) (utilizando Iverson notation), que es una pérdida de (P) posición. Por lo tanto, path(A,C,n) es un ganador (N) posición.
  • Si $n$ es impar y mayor que 8, un juego en uno de los extremos de la ruta, lo reduce a una posición ganadora path([A=0],C,n-1) o path(A,[C=0],n-1). Por lo tanto, si queremos encontrar una posición perdedora de nuestro oponente, debemos dividir en dos caminos como path(A,0,i) + path(0,C,n-1-i) para algunos $1\le i\le n-2$. Ahora tenemos otro caso de división:

    • $i$ es impar, y uno o ambos de los caminos es un caso especial posición ganadora para las pequeñas extraño $K$.
    • $i$ es impar y de la mano de nuestro oponente de una suma de dos perder impar caminos.
    • $i$ es incluso y de la mano de nuestro oponente de una suma de dos ganadores, incluso de caminos.

    El primer sub-caso de que, probablemente, puede ser abordado por la fuerza bruta. Los otros dos podrían ser susceptibles de tratamiento conjunto si se demuestra que la suma de perder la extraña ruta de acceso y un ganar ni siquiera la ruta de acceso es una posición perdedora. (Empíricamente este parece ser el caso. Un posible enfoque sería fortalecer a "la suma de perder una posición impar y ganar una posición con un total de $n$ sin etiquetar los vértices es una posición perdedora; la suma de los dos perdiendo posiciones impares o dos ganadores, incluso de posiciones con un total de $n$ sin etiquetar los vértices es una posición ganadora" y tratar de inducir a los en $n$).

3voto

jwarzech Puntos 2769

El ciclo de los gráficos y la ruta de acceso gráficos son fácilmente relacionados, en la medida de como ganar vs perdiendo posiciones. En el momento de realizar la jugada inicial en un ciclo de $C_n$ gráfico, se convierte en equivalente para el jugador contrario a moverse en un camino de $P_{n+1}$ donde el primer y el último nodos ya están numeradas $0$ (y el $n-1$ entre nodos todavía están sin numerar).

De hecho, posteriormente, es más eficiente para representar el intermedio gráfica de juego de los estados como una "unión" de la ruta de subdiagramas cuyos sin numerar nodos son disjuntas. Es conveniente considerar artificialmente la adición de nodos numerados $-1$ a los extremos de lo contrario, sin numerar ruta de gráficos, lo que sin numerar cada nodo tiene exactamente dos vecinos, y esto no afecta a los resultados de los juegos.

Es decir, una trayectoria inicial de gráfico de $P_k$ es equivalente a un trazado gráfico de $P_{k+2}$ con la primera y la última nodos numerados $-1$. El siguiente paso sería el número uno de la $k$ sin numerar nodos, efectivamente dividiendo el juego del gráfico en dos caminos, cada uno con un cero en un extremo y un $-1$ en el otro, o se sale de un solo tramo $P_{k+1}$, con un cero en un extremo y un $-1$ en el otro.

De esta manera intermedio, el estado del juego, para un ciclo de $C_n$ o path $P_n$ puede ser representado como una colección ordenada de los "componentes" que la partición de las sin numerar nodos en los arreglos de forma compacta especificado por $p(a,b,k)$ donde $a \ge b$ son los números de los dos extremos de un camino que, de lo contrario se compone de $k \gt 0$ sin numerar nodos entre esos extremos.

Actualización:

El uso de estos más compacto de la "ruta" de los segmentos para representar a la "mesa" (parcialmente numeradas gráficos), simetrías/equivalencias pueden ser más reconocido de manera eficiente. Se ejecuta con quince sin numerar nodos ahora tomar varios minutos en vez de en la mayor parte de un día.

Un llamativo patrón emerge. La siguiente tabla muestra el ganar o perder estado de un solo segmento de la ruta path(A,C,K), habiendo K aún sin numerar nodos entre los extremos numeradas A y C respectivamente:

(A,C)\K =  1 |  2 |  3 |  4 |  5 |  6 |  7 |  8 |  9 |...even | odd |
=====================================================================
(-1,-1) :  L :  L :  W :  L :  L :  L :  L :  W :  L :...  W  |  L  |
( 0,-1) :  W :  W :  W :  W :  W :  W :  L :  W :  L :...  W  |  L  |
( 0, 0) :  W :  W :  W :  W :  W :  W :  W :  W :  L :...  W  |  L  |
( 1,-1) :  L :  W :  L :  W :  W :  W :  L :  W :  L :...  W  |  L  |
( 1, 0) :  L :  W :  W :  W :  W :  W :  W :  W :  L :...  W  |  L  |
( 1, 1) :  L :  L :  L :  W :  L :  W :  W :  W :  L :...  W  |  L  |
( 2,-1) :  W :  W :  W :  W :  W :  W :  L :  W :  L :...  W  |  L  |
( 2, 0) :  W :  W :  W :  W :  W :  W :  W :  W :  L :...  W  |  L  |
( 2, 1) :  W :  W :  L :  W :  W :  W :  W :  W :  L :...  W  |  L  |
( 2, 2) :  W :  W :  W :  L :  W :  W :  W :  W :  L :...  W  |  L  |

Mientras que las columnas de a $k=1,\ldots,7$ contienen una buena cantidad de variación, más caminos parecen ser exclusivamente de ganar por $k$ aun y perdiendo por $k$ impar, independientemente de los extremos. Los cálculos se han hecho para todos los extremos que se muestra a $k=15$, y "por defecto" extremos $a=c=-1$$k=16,17$.

Algunos resultados generales

Intuitivamente debe haber algún tipo de Nim-como regla para determinar el ganar o perder la condición de estas colecciones de rutas numeradas extremos. Hasta ahora sólo he sido capaz de demostrar las siguientes fácil lema.

Supongamos que el estado del juego, $S$ se puede expresar como la unión de dos subdiagramas $S_1$ $S_2$ son tales que no sin numerar nodo es compartida por $S_1$$S_2$. Si $S_1$ $S_2$ están perdiendo posiciones (es decir, para el jugador requerido para mover el siguiente), y si tanto $S_1$ $S_2$ incluso han condes de sin numerar nodos, $S$ es una posición perdedora (y también tiene un recuento de las sin numerar nodos, aka se mueve a la izquierda).

La prueba es fácil. Como el actual jugador se mueve en $S_1$ o $S_2$, el oponente responde con una perfecta defensa de moverse en consecuencia. La actualización del estado del juego, es de nuevo una unión de dos posiciones perdedoras, con un número par de movimientos de izquierda en cada uno, salvo un par de jugadas "acabados" $S_1$ o $S_2$, dejando solo la inacabada subgrafo con su posición perdedora.

Un corolario inmediato de esto es que si $S_1$ es una posición ganadora con un número impar de movimientos de izquierda, y $S_2$ (disjunta de a $S_1$ a sin numerar nodos) es una posición perdedora con un número par de movimientos de la izquierda, luego a la "unión" de $S_1$ $S_2$ es una posición ganadora. La prueba es sólo para observar que, después de hacer una jugada ganadora en $S_1$, uno se queda con una mala posición (ya sea por el lema anterior, o por agotar $S_1$, dejando sólo a $S_2$).

3voto

JiminyCricket Puntos 143

La razón de que, como otros han señalado, el jugador que quiere el último número a ser incluso gana en la gran ruta de los gráficos es que la configuración de $0..0$ (y también, menos importante, $1..1$) conduce a un número independiente de la orden de juego, mientras que la paridad en el último número colocado en la configuración $0..1$ depende del orden de juego. Por lo tanto, cuando el "jugador" se configura $0..0$, el otro jugador tiene que pasar dos movimientos de llenado en los dos puntos para evitar que estas siendo el último de los números, mientras que no existe la correspondiente maniobra para el "raro" del jugador.

Un boceto para una prueba de que el aún jugador gana lo suficientemente grande ruta de gráficos: Si el impar el jugador va primero, ella tiene que colocar una $0$. El aún jugador crea un $0..0$ configuración. Si el impar el jugador juega en otra parte, el aún jugador sólo sigue mejorando su situación mediante la creación de más $0..0$ configuraciones. Del mismo modo, si el impar el jugador juega dentro de la $0..0$ a destruirlo, el aún jugador crea más allá de las configuraciones (utilizando el suficiente espacio disponible). La mejor impar, el jugador puede hacer es crear una $0.0$ configuración de cada movimiento, pero para cada uno de los movimientos que pasa haciendo eso, el aún jugador crea otro $0..0$.

Incluso si el jugador que va primero, él juega en algún lugar en el medio. La extraña jugador puede, a continuación, crear una $0.0$, o puede colocar una $1$ $0$ en un intento de destruir las oportunidades de $0..0$ creación. Pero el jugador aún tiene el otro lado para crear un $0..0$. Luego de la extraña jugador puede crear otro $0.0$, o escudo de la $0$ en el otro lado con un $1$. Pero tampoco le ayuda. Si el extraño jugador opta por $0.0$s, el aún jugador puede ganar, ya sea mediante la creación de más $0..0$s o rellenando el $0.0$s (ya que ahora la mitad de una de avanzar en el llenado de la carrera), y si el extraño jugador opta por el blindaje $1$s, el aún jugador puede jugar otra $0$ suficientemente distante del campo y crear otro $0..0$ no.

Obviamente, hay algunos detalles a cumplimentar para convertir esto en una rigurosa prueba, pero a mí me parece claro que esta asimetría, la capacidad de construir una ganancia de configuración que tiene dos movimientos para destruir, mientras que el otro jugador puede construir un solo ganar puntos, es la razón básica por la que los resultados para la gran ruta de los gráficos.

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