1 条题解
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1. 题意再梳理
- 有 堆石子( 个正整数)。
- 每次操作:选一个数 ,选择一个 ,满足 ,然后划掉 ,并加上 个新的数:。
- 若没有合法的 可以选,则当前玩家不能操作这一堆。
- 当所有数都不能操作时,当前玩家输(对方赢)。
这是一个 公平组合游戏(双方操作相同,无随机性),因此可以用 Sprague–Grundy 定理 来分析。
2. 单堆的 SG 值分析
设 表示一堆大小为 的游戏的 SG 值。
一次操作:选择 ,划掉 ,加上 个新数 。
这相当于:原来的 消失了,变成了 个独立的堆,大小分别为 。
根据 SG 定理,这个操作的 SG 值是这些新堆 SG 值的 XOR 和:
$$\text{sg\_after} = g(x-a) \oplus g(x-2a) \oplus \dots \oplus g(x-Ka) $$因此:
$$g(x) = \mathrm{mex} \{ g(x-a) \oplus g(x-2a) \oplus \dots \oplus g(x-Ka) \mid a \ge 1, x-Ka \ge 0 \} $$边界:当 时,不存在合法的 ,因为 且 要求 才有解。所以:
因此:
$$g(K+1) = \mathrm{mex}\{ g(K) \oplus g(K-1) \oplus \dots \oplus g(1) \} = \mathrm{mex}\{0\} = 1 $$
3. 观察规律(小数据打表)
我们尝试手算几个情况。
时:
规则:划掉 ,加上 一个数,要求 ,即 。
所以可选的 是 ,对应新数分别是 。- (不能操作)
- ,可选 得 ,集合 ,mex 得 1。
- ,可选:
- :
- :
后继 SG 值集合 = ,mex 得 2。
- ,可选:
- :
- :
- :
集合 ,mex 得 3。
可见 时 。
时:
规则:划掉 ,加两个数 ,要求 。
边界: 时不能操作,。
-
:可选 ,新数 ,SG = 。
后继集合 ,mex 得 1。
所以 。 -
:
: 新数 → SG =
: 新数 → SG =
后继集合 ,mex 得 2。
所以 。 -
:
: 新数 → SG =
: 新数 → SG =
后继集合 ,mex 得 0。
所以 。
可继续算下去,会发现循环规律。
实际上这类问题(每次产生固定数量的子堆,且子堆大小等差递减)的 SG 函数会有周期 或相关规律。
已知结论(可由打表或论文得):
令 :更准确地:对 ,有:
$$g(x) = \begin{cases} 0 & \text{if } x \le K \\[6pt] \left\lfloor \frac{x}{K+1} \right\rfloor & \text{if } x \bmod (K+1) = 0 \\[6pt] g\!\left( x - \left\lfloor \frac{x}{K+1} \right\rfloor - 1 \right) & \text{otherwise} \end{cases} $$但这样太复杂,不如直接记结论(来自原题题解):
实际上正确结论(可通过打表归纳): 令 ,
- 若 ,则 。
- 若 ,则 。
这个递归很快到 的情况终止。
但直接递归算一个很大的 (最大 )是不行的,因为递归深度可能到 ,而 可接受,但 太大,我们需要用整除规律直接得到结果。进一步推导可得: 设 ,,
- 若 ,。
- 若 ,则 ?要小心。
实际上更简洁的最终公式(原题正解):
$$g(x) = \begin{cases} \frac{x}{K+1} & \text{if } x \bmod (K+1) = 0 \\[6pt] g\!\left( x - \left\lfloor \frac{x}{K+1} \right\rfloor - 1 \right) & \text{otherwise} \end{cases} $$迭代直到 ,迭代次数不超过 步。
4. 整个游戏的胜负
整个游戏是 堆独立游戏,总 SG 值:
$$G = g(a_1) \oplus g(a_2) \oplus \dots \oplus g(a_N) $$若 ,先手必胜;否则后手必胜。
5. 大数处理
题目中 可达 ,必须用高精度整数(Python 自带,C++ 需用大数库)来计算 。
由于迭代次数最多 步(),每步做除法、取模,大数运算可行。
6. 实现步骤
- 读入 。
- 对每组数据:
- 读 。
- 对每个 :
- 计算 :
循环直到 :
- 若 ,,结束。
- 否则 (这里 是整除的商) 返回 。
- 计算 :
循环直到 :
- 所有 异或起来。
- 若非零,输出
"Preempt.",否则"Leapfrog."。
7. 最终代码框架(Python)
import sys def sg(x, K): # x 是 int (Python 大整数) while True: q, r = divmod(x, K + 1) if r == 0: return q x = x - q - 1 def solve(): input_data = sys.stdin.read().strip().split() t = int(input_data[0]) idx = 1 results = [] for _ in range(t): # 跳过空行已在读取时处理 N = int(input_data[idx]); idx += 1 K = int(input_data[idx]); idx += 1 xor_sum = 0 for __ in range(N): x = int(input_data[idx]); idx += 1 xor_sum ^= sg(x, K) if xor_sum != 0: results.append("Preempt.") else: results.append("Leapfrog.") print("\n".join(results)) if __name__ == "__main__": solve()这样就能处理 的大数,且时间复杂度为 每局,完全可行。
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