1025. 除数博弈
题目来源:力扣(LeetCode)https://leetcode-cn.com/problems/divisor-game
题目
爱丽丝和鲍勃一起玩游戏,他们轮流行动。爱丽丝先手开局。
最初,黑板上有一个数字 N 。在每个玩家的回合,玩家需要执行以下操作:
- 选出任一
x
,满足0 < x < N
且N % x == 0
。 - 用
N - x
替换黑板上的数字N
。
如果玩家无法执行这些操作,就会输掉游戏。
只有在爱丽丝在游戏中取得胜利时才返回 True
,否则返回 False
。假设两个玩家都以最佳状态参与游戏。
示例 1:
输入:2
输出:true
解释:爱丽丝选择 1,鲍勃无法进行操作。
示例 2:
输入:3
输出:false
解释:爱丽丝选择 1,鲍勃也选择 1,然后爱丽丝无法进行操作。
提示:
- 1 <= N <= 1000
解题思路
思路:递推
在这里,我们要从题目里面中找出规律。这里先将题目中游戏规则罗列出来:
- 给定数字 N,任取一数 x(0 < x < N),且 N % x == 0;
- 当选定后,用 N - x 替代原本的 N。
在这里,根据上面的游戏规则,我们先罗列 N (1 <= N <= 1000) 不同取值情况下,会出现怎样的结果:
- 当 N = 1,因为抽取数字 x 必须大于 0 且小于 N,这里无满足条件的数字,判定爱丽丝输;
- 当 N = 2,这里爱丽丝只能取 1,那么 N 随之会变为 1,根据上面的分析,此时鲍勃无法操作,判定鲍勃输,爱丽丝赢;
- 当 N = 3,此时爱丽丝只能选取 1,N 随之变为 2,这里根据 N = 2 的分析,此时鲍勃取 1,爱丽丝输;
- 当 N = 4,爱丽丝可取 1 或 2。若取 1 时,根据 N = 3 的分析,这里鲍勃只能取 1,爱丽丝随后再取 1,鲍勃无法操作,为输。爱丽丝赢;
- 当 N = 5,爱丽丝同样只能取 1,那么根据 N = 4 的分析,爱丽丝最终会输;
- …
在这里,可以发现,当 N 为奇数时,爱丽丝先选择的情况下会输;而 N 为偶数时,爱丽丝先手会赢。尝试用 数学归纳法 证明这个结论是否可行:
- 当 N = 1 和 N = 2 时,可直接判断,结论成立。
- 当 N > 2 时,分情况进行讨论(题目已经说明两个玩家都以最佳状态参与游戏),假设 N <= m 结论成立,那么当 N=m+1 时,情况如下:
- 当 m 为偶数时,m+1 为奇数,x 的取值必须是 N(也就是 m+1) 的约数,那么 x 只能取奇数,那么新的 N=N-x(也就是 m+1-x)为偶数,此时 m+1-x <= m,前面假设 N <= m 时,偶数的情况下,先手的玩家会赢。那么在这里,无论爱丽丝先手取值拿走什么数字,剩下的都是偶数,此时轮到鲍勃选择,那么鲍勃一定能赢,而爱丽丝会输;
- 当 m 为奇数时,m+1 为偶数,此时 x 的取值可以是偶数也可以是奇数。如果此时爱丽丝先手选择奇数,那么剩下的也一定奇数,而且 m+1-x <= m,此时轮到鲍勃选择,根据前面的分析,N <= m 时,奇数情况下,先手玩家一定输,所以无论此时鲍勃如何选择什么都会输,那么爱丽丝赢。
那么,前面假设的结论成立,所以只要判断给定的 N 值是奇数还是偶数,则可以判定玩家输赢。
代码非常简洁,因为本题是博弈题,主要还是从题目中总结出规律。
代码实现
class Solution:
def divisorGame(self, N: int) -> bool:
return N % 2 == 0