292. Nim 游戏

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292. Nim 游戏 - 力扣(LeetCode)

想法

枚举问题:

  • n = 1 ~ 3 ,由于我先手,我可以直接拿走全部的石头,所以我赢
  • n = 4,由于我先手,我拿掉 1 - 3 块石头 ,剩下的可能就是 1 - 3 块石头,他可以拿掉全部石头,所以他赢
  • n = 5,假设都是在最优的情况下,我拿掉 1 块石头,他最多只能拿 1 - 3 块,不管他拿多少,剩下的我都能拿到

这个游戏的问题就类似于斐波那契数列,我的最优答案可以从前三个里面获取,由于我先手,只要他不赢那就是我赢

// (n - 1) && (n -2) && (n -3):这些是 n - 1,n - 2,n - 3 只剩这些石头,出手会不会赢
// &&:我当然不会让他赢啦,只要有一个能让他输,我就拿多少石头
// !:((n - 1) && (n -2) && (n -3)) 用来判断他是否会赢,如果他赢不了,那就是我赢
// 这一整条都是用来计算我出手会不会赢
n = !((n - 1) && (n -2) && (n -3))

解决

我用了 boolean 数组,只保存前 3 个石头的答案,但是遇到像 1348820612 这种,就需要运算 1348820612 次循环,导致超出时间限制

/**
 * 超出时间限制问题,已通过 50 个测试用例
 * @param n 石头数量
 * @return 我是否能够获胜
 */
public boolean canWinNim(int n) {
    // 我先出手,所以我直接赢了
    if (n == 1 || n == 2 || n == 3) {
        return true;
    }
    // 用来保存,前 3 个石头出手能获胜的概率
    boolean[] result = new boolean[3];
    // 只剩 1 - 3 个石头时,谁出手谁获胜
    result[0] = result[1] = result[2] = true;
    int index = 3;
    while(index < n){
        // (n - 1) && (n -2) && (n -3):这些是 n - 1,n - 2,n - 3 只剩这些石头,出手会不会赢
        // &&:我当然不会让他赢啦,只要有一个能让他输,我就拿多少石头
        // !:((n - 1) && (n -2) && (n -3)) 用来判断他是否会赢,如果他赢不了,那就是我赢
        // 这一整条都是用来计算我出手会不会赢
        boolean flag = !(result[0] && result[1] && result[2]);
        move(result, flag);
        index++;
    }
    // 最后一个就是答案了
    return result[2];
}

/**
 * 将答案往前移动
 */
public void move(boolean[] flags, boolean flag){
    flags[0] = flags[1];
    flags[1] = flags[2];
    flags[2] = flag;
}

第一次优化

这里我使用了位运算,但是还是超时限制了,不过比前面多运行成功二个例子

/**
 * 优化版本,使用位运算
 * 超出时间限制问题,已通过 52 个测试用例
 * @param n 石头数量
 * @return 我是否能够获胜
 */
public boolean canWinNim(int n) {
    // 我先出手,所以我直接赢了
    if (n == 1 || n == 2 || n == 3) {
        return true;
    }
    // 代表到谁拿石头的输赢情况 0:代表输,1:代表赢
    // 二进制 0000 0111
    byte result = 0b111;
    // 赢的情况
    byte sureWin = 0b111;
    int index = 3;
    while(index < n){
        // & 运算:只有两位都是 1,结果才是 1
        // result & sureWin:用来判断他是否会赢,要是前面都是下一个人赢,那么我怎么拿都是输
        // (result & sureWin) == sureWin:也就是说 右边三位都是 1
        boolean myWin = !((result & sureWin) == sureWin);
        // 将所有位 左移动一位
        // 例如:result = 0000 0111,左移动一位,result = 0000 1110
        result <<= 1;
        // 如果赢了,就需要给最右边位改为 1
        if (myWin){
            result |= 1;
        }
        index++;
    }
    // 最后位是 1,代表我赢,是 0,代表我输
    return (result & 1) == 1;
}

第二次优化

思来想去,找不到好的优化方式,最后通过前面编写的方法,以找规律的方式尝试,发现只要 n % 4 ==0 就是我输

public boolean canWinNim(int n) {
    return n % 4 != 0;
}