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python/TangDou/AcWing/GameTheory/893.md
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2025-08-30 18:35:01 +08:00

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##AcWing 893. 集合-$Nim$游戏

一、题目描述

给定 n 堆石子以及一个由 k 个不同正整数构成的数字集合 $S$。

现在有两位玩家轮流操作,每次操作可以从任意一堆石子中拿取石子,每次拿取的石子数量必须包含于集合 $S$,最后无法进行操作的人视为失败。

问如果两人都采用最优策略,先手是否必胜。

输入格式 第一行包含整数 $k$,表示数字集合 S 中数字的个数。

第二行包含 k 个整数,其中第 i 个整数表示数字集合 S 中的第 i 个数 $s_i$。

第三行包含整数 $n$。

第四行包含 n 个整数,其中第 i 个整数表示第 i 堆石子的数量 $h_i$。

输出格式 如果先手方必胜,则输出 Yes。

否则,输出 No。

数据范围 1≤n,k≤100,1≤s_i,h_i≤10000

输入样例:

2
2 5
3
2 4 7

输出样例:

Yes

二、理论知识

理解题意: 集合$S$中有两个数(k=2),分别是$2$和$5$。也就是拿一次不是任意个,是必须$2$或$5$个。 有$3$堆石子,个数分别是$2,4,7$。问我们是先手必胜还是先手必败。

  • $mex$函数

    对于集合S,$mex(S)=mex({x_1,x_2…})$表示$S$中没有出现的最小非负整数。

    例如:$S={0,1,2,4}$,那么$mex(S)=3$。

  • $sg$函数 $sg(n)=mex({sg(i_1),sg(i_2),sg(i_3)...})$。 $n$为结点;$i_1,i_2,i_3$…是$n$的后继结点。

  • 规定 $sg(G)=sg(head)$。 $G$是一个有向图,$head$是$G$的头结点。

  • 结论 sg(G1) ^ sg(G2) ^ sg(G3) ^ … ^ $sg(Gn)$为$n$个有向图的异或和,对于$n$个有向图游戏,这个异或和就是它的答案。

三、实例解析

$SG$函数是解决博弈论问题的一把利器。

https://cdn.acwing.com/media/article/image/2020/10/27/42785_3fee2d8518-D58AFD439ED72CF24BB8C6860A0B818D.jpg

四、$SG$函数复用的原因

https://cdn.acwing.com/media/article/image/2020/10/27/42785_42cccf9218-F9733CE7743AB71E8ECEF77AAE759922.jpg

五、实现代码

#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;

const int N = 110;
const int M = 10010;

int n, k;
int a[N]; // 一共几种取法,比如一次取2个或5个。
int f[M]; // SG函数的值
int res;

int sg(int x) {
    if (~f[x]) return f[x]; // 记忆化搜索

    unordered_set<int> S;
    for (int i = 0; i < k; i++)
        if (x >= a[i]) S.insert(sg(x - a[i])); // x-s[i]:x的可行路径中终点有哪几个; sg(x-s[i]):这个终点它的sg值

    for (int i = 0;; i++)
        if (!S.count(i)) return f[x] = i;
}

int main() {
    memset(f, -1, sizeof f); // 初始化数组值为-1
    cin >> k;                // 表示数字集合S中数字的个数
    for (int i = 0; i < k; i++) cin >> a[i];

    cin >> n; // 一共几堆
    // n堆石子,每堆石子都取SG值,然后异或在一起
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        int x;
        cin >> x; // 每堆里多少个
        res ^= sg(x);
    }
    if (res)
        puts("Yes"); // 如果不是零,必胜
    else
        puts("No"); // 如果是零,必败

    return 0;
}