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Dec 30th 2012 今日趣题

已有 2957 次阅读 2012-12-31 14:31 |个人分类:每日趣题|系统分类:科普集锦| 数学, 趣题


今天的趣题,来自Princeton University的怪老头 —— John H. Conway. 
    作为“生命游戏”的发明者和“组合博弈论”的巨擎,他却很反感人们称他为“数学家”。他觉得不务正业的自己只能被称为“数学爱好者”。
    Conway的不务正业体现在方方面面,毕业于Cambridge的他,无视了大不列颠为他提供的优雅而清闲的教职,转投Princeton大学,只因Princeton“有着更浓厚的计算学氛围”——这让该校领导被感动的冒鼻涕泡泡,竟破例授予其 “冯诺依曼”终身教职。要知道,这在学界的地位和声望毫不逊于“卢卡斯”教职,后者可是牛逼顿引以为豪常年挂嘴边用以鄙视莱布尼茨的小傲娇啊。

    拿到这个职位后,Conway却没做跟计算机学有一毛钱关系的工作。在图论、群论、数论里一通神游之后,Conway迷恋上了发明游戏。在发明了单玩家游戏“困天使”,被数学界拜为天人之后,Conway觉得还不过瘾,发明了零玩家游戏,即大名鼎鼎的“Game of Life”.
    Conway的每个数学游戏都有着极其简单和易懂的外壳,任何3岁以上的人都可以毫不费力的理解和操作。但是正由于其构造基础而简约,衍生出的游戏策略往往就蕴含了深刻的数学道理。

    今天我们要讲的Conway Game是一个两玩家游戏。玩的时候只需要一根笔和一张纸。

     在进行游戏之前,上帝会在纸上随机画几个点,为了简单,我们假设是两个点吧。(这样也方便我去google盗图……忏悔……)

     轮到某一个玩家“走棋”时,他要在纸上画一条线连接图中任意两点,或从一个点出发再回到自己,画一个环。然后他要在新得到的线上任意位置给出一个新点。
     注意,新的线不允许与包括自身在内的任何线相交,新点也不许与任何旧点重合。且规定,任何一个点不能有超过3个分支。也就是说,当某一个点形成“Y”字型的时候,就可以认为它 “死了”。

    游戏的输赢很简单。当轮到你走时,若你没有任何办法画出一条符合规则的线,那么你就输了。



下面就是一个2点游戏的进行过程。

  


     先走的玩家连接了图中两点,并选定了新点,用红色标记。如图(上中)。后手玩家按照规则继续,反复几次之后,到达图(下右)。
    此时大部分的点已经被“占用”了3次,不能再参与连线了。而图中两个绿点虽然还“活着”,但由于他们不能自己成环(否则就形成了4个分支),也不能相互连接(无法穿越)。故而到第六张图的时候,先走的一方无法继续,游戏结束,后手胜利。


好吧,我的问题是,
1. Conway 点线游戏,一定会结束么?有没有可能存在一种策略,使得游戏无法结束。毕竟每一次“走棋”,都会导致图上新增一个“活点”。
2. 请计算Conway点线游戏结束的所需的最小步数?若第一问答案是“一定会结束”,请计算游戏结束的最大步数
3. 由于是Conway游戏属于“完全信息博弈”,所以其实在游戏开始之前,双方就可以判断是否有必胜策略和如何必胜这两个问题了。那么,对于3点的情况和4点的情况,若游戏一定会结束,先走必胜还是后走必胜?这与点在纸上的初始位置关系有关么?




    元旦将至,笔者不日将飞往成都,在这里祝大家节日快乐。到那边视网络情况来决定何时发答案吧~~

       坚持Geek,首日一问,次日一答,不动摇,嗷呜~~~!!! 


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上面会同时更新我的趣题和解答,欢迎各位的讨论!
     


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