Úvod do teorie kombinatorických her

NIM na jedné hromádce

Hra pro dva hráče, ve svém tahu mohou odebrat 1-3 předměty. Hráči se pravidelně střídají. Na začátku hry je na hromádce položeno 21 předmětů.

x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x

Kdo odebere poslední předmět, vyhrál. (normální varianta)

Strategie: Všechny pozice 4k jsou vyhrávající pro druhého hráče. Jsou-li na hromádce 1-3 předměty, první hráč je může odebrat (dostane se do nuly) a vyhrál (ex. vyhrávající strategie pro 1. hráče). Jsou-li na hromádce 4 předměty a mohou se odebírat nejvýše tři předměty, svým tahem se nemůže dostat do nulové pozice, tedy existuje vyhrávající strategie pro druhého hráče. Podobně i pozice 5-7 jsou vyhrávající pozice pro prvního hráče (kdo začíná, táhne do pozice, kde jsou 4 předměty),... Označme symbolem G(m) hru Nim, kde máme jednu hromádku a můžeme odebrat nejvýše m předmětů. Potom příslušná Sprague-Grundyho funkce na hromádce, kde je n předmětů, je gm(n) = n (mod m+1).

Je-li na hromádce nejvýše m předmětů, potom existuje vyhrávající strategie pro prvního hráče, sebere všechny předměty. Je-li na hromádce právě m+1 předmětů, potom existuje vyhrávající strategie pro druhého hráče; první hráč svým tahem může zahrát pouze do pozic, kde zbývá 1,2, ..., m předmětů. V následujících m pozicích vždy existuje vyhrávající strategie pro prvního hráče, zahraje svůj tah do pozice, kde zbývá m+1 předmětů. Až v pozici s 2m+2 existuje vyhrávající strategie pro druhého hráče, obecně v pozicích k(m+1) existuje vyhrávající strategie pro druhého hráče, jinak je pozice vyhrávající pro prvního hráče (důkaz indukcí).

NIM na třech hromádkách

Hra pro dva hráče, hráči se pravidelně střídájí v tazích. Na začátku hry jsou na třech hromádkách položeny předměty (kameny). V každém tahu hráč odebírá libovolný nenulový počet předmětů, ale vždy pouze z jedné hromádky. Kdo odebere poslední předmět, vyhrál.

x x x

x x x x x

x x x x x x x

Jak hrát a vyhrát?

Vyhrávající strategie je založena na tzv. nulových pozicích hry (kritické pozice), ve kterých existuje vyhrávající strategie pro druhého hráče.

Jak najít nulové pozice? Vezměne počty kamenů na jednotlivých hromádkách v desítkové soustavě a převedeme je do dvojkové soustavy. Takto upravená čísla sečteme operací Å. Dostaneme číslo x2. Ke všem původním číslům přičteme nyní číslo x2. Odečteme původní počet kamenů s těmito počty. Rozdíl je počet kamenů, které musíme odebrat, abychom se dostali do nulové pozice. Vidíme, že podstatnou roli zde hrají mocniny čísla 2.

                        Åx2    -
x x x              3     11    10   3 - 2 = 1
x x x x x          5    101   100   5 - 4 = 1
x x x x x x x      7    111   110   7 - 6 = 1
                  ---
                       001=x2

Tedy prvním dobrým tahem je odebrat z nějaké hromádky jeden kámen.

zpět