##[$AcWing$ $891$. $Nim$游戏](https://www.acwing.com/problem/content/description/893/) ### 一、题目描述 给定$n$堆石子,两位玩家轮流操作,每次操作可以从任意一堆石子中拿走任意数量的石子(可以拿完,但不能不拿),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 $n$。 第二行包含 $n$ 个数字,其中第 $i$ 个数字表示第 $i$ 堆石子的数量。 **输出格式** 如果先手方必胜,则输出 `Yes`。 否则,输出 `No`。 **数据范围** $1≤n≤10^5,1≤每堆石子数≤10^9$ **输入样例**: ```cpp {.line-numbers} 2 2 3 ``` **输出样例**: ```cpp {.line-numbers} Yes ``` ### 二、历史与传说 据说,它源自中国,经由被贩卖到美洲的奴工们外传。辛苦的工人们,在工作闲暇之余,用石头玩游戏以排遣寂寞。后来流传到高级人士,则用便士($Pennies$),在酒吧柜台上玩。 最有名的玩法,是把十二枚便士放成$3、4、5$三列,拿光铜板的人赢。 后来,大家发现,先取的人只要在$3$那列里取走$2$枚,变成了$1、4、5$,就能稳操胜券了,游戏也就变得无趣了。 于是大家就增加列数,增加铜板的数量,这样就让人们有了毫无规律的感觉,不易于把握。 ### 三、博弈论结论 在两名选手都足够聪明,每一步都是最优解的情况下: $a_1$ ^ $a_2$ ^ ... ^$a_n=0$ 先手必败 $a_1$ ^ $a_2$ ^ ... ^$a_n\neq0$ 先手必胜 就是把所有堆的石子个数异或起来,结果是零,先手必败,不是零,先手必胜。 ### 四、证明过程 #### 1、结论$1$ 操作到最后时,每堆石子数都是$0$,有$0$ ^ $0$ ^ $…0=0$ #### 2、结论$2$ **在操作过程中,如果 $a_1 ∧ a_2 ∧ … ∧ a_n=x≠0$。那么玩家必然可以通过拿走某一堆若干个石子将异或结果变为$0$。** **证明**: * 不妨设结果$x$的二进制表示中最高一位$1$在第$k$位 * 那么在$a_1,a_2,…,a_n$中,必然有一个数$a_i$,它的第$k$位是$1$(**要不那个$1$从哪里来的?**),且$a_i ∧ x解释:也就是说,不管给我啥样的情况,我都能找出一种办法,使得一次拿取后满足异或和为$0$。 其实,我们也并不非得要找到某个有明显特征(指$x$的最高位$1$在第$k$位,而$a_i$的第$k$位是$1$)的$a_i$,更通用的作法是 ```c++ for (int i = 0; i < n; i++) { if((a[i] ^ x) < a[i]){ 1. 拿走 a[i]-(a[i] ^ x)个 2. 剩下 a[i] ^ x个 } } ``` 这样的话,我们也就可以求出有多少种拿法,并且知道每种拿法是拿走多少,剩下多少。 #### 3、结论$3$ **在操作过程中,如果 $a_1 ∧ a_2 ∧ …∧ a_n=0$,那么无论玩家怎么拿,必然会导致最终异或结果不为$0$** **反证法**:假设玩家从第$i$堆石子拿走若干个,结果仍是$0$。不妨设还**剩下**$a_i^{′}$个,因为不能$1$个都不拿,所以$0≤a_i^{′} 2. 如果先手面对的局面是$a_1∧a_2∧…∧a_n=0$,那么无论先手怎么拿,都会将局面变成$a_1∧a_2∧…∧a_n≠0$,那么后手总可以通过拿走某一堆若干个石子,将局面变成$a_1∧a_2∧…∧a_n=0$。如此重复,最后一定是先手面临最终没有石子可拿的状态,先手必败。 ### 五、实现代码 ```cpp {.line-numbers} #include using namespace std; int main() { int n; cin >> n; int res = 0; // 起始值是0,因为任何数与0进行异或都它本身 while (n--) { int x; cin >> x; res ^= x; } if (res) puts("Yes"); // 异或值非零,必胜 else puts("No"); // 异或值是零,必败 return 0; } ```