围棋与数学

✍ dations ◷ 2025-12-01 20:58:45 #围棋,组合博弈论,趣味数学

围棋是世界上最流行的游戏之一。由于其规则优美而简单,围棋一直是数学研究的灵感来源。11世纪的中国学者沈括在《梦溪笔谈》中估计,围棋所有可能的局面数量为 10172 左右。近年来,约翰·H·康威在对围棋的研究中发明了超现实数,并促进了组合博弈论(英语:combinatorial game theory)的发展(“围棋微数字”就是它在围棋中使用的一个具体示例)。

广义围棋是在 的棋盘上进行的,在广义围棋的给定位置确定赢家的计算复杂性主要取决于打劫规则。

围棋的复杂性“几乎”是在PSPACE内的,这是因为在对弈的非打劫阶段,每一手都是不可逆的,只有通过吃子才有可能出现重复的棋形,使得复杂性提高。

没有打劫的话,围棋是PSPACE困难的。 这是通过把PSPACE完全的TQBF(真量化布尔公式)简化到广义地理(英语:generalized geography),到平面广义地理,到最高3阶的广义地理,最后简化到围棋棋盘位置。

有打劫的围棋则不在PSPACE中。尽管实际的棋局似乎从没超出过 n 2 {\displaystyle n^{2}} 的棋局数量,包括在实际中不可能下出的棋局,Tromp和Farnebäck分别给出 10480 的下限和 101710 的上限。人们听到最多的所有可能的棋局数量为 10700, 这个数字是361手棋的简单排列(361! = 10768)得出的。另一个常见的推导是假设每一手棋都有 n 个选择,总共 L 手棋,那么棋局总量就是 NL。就比如在某些职业对局中能够见到的一局棋400手,按照这种方法算出来就是 361400(101023)种可能的棋局。

所有可能的对局总数是棋盘大小和手数的函数。虽然大多数棋局都在400手以内,甚至200手都不到,但棋局是有可能更长的。

所有可能的对局总数可以通过多种方式从棋盘大小估算,有些方式会比另外一些更严格。最简单的,棋盘大小的简单排列 (N)L,没有考虑到非法吃子,以及非法的盘面。令 N 为棋盘大小(19×19=361),L 为最长的棋局长度,NL 构成了下界。在Tromp/Farnebäck的论文中给出了更精确的限制。

10700 这个数字对于200手以内的所有棋局来说是一种高估,但对361手以内的所有棋局来说是一种低估。而4700万手的棋,在一秒一手、每天下16个小时的情况下,也要下2¼年(一年有3100万秒)。

相关

  • 豆制品豆制品,一类食品的统称。广义上指的是以大豆、小豆、豌豆、绿豆等豆类为主要原料加工而成的食品。狭义上指的是主要以大豆的豆浆凝固而成的豆腐及其衍生制品。豆制品通常不包
  • 吉伯磁动势的标准定义是电流流过导体所产生磁通量的势力(force),是用来度量磁场或电磁场的一种量,类似于电场中的电动势或电压。它被描述为线圈所能产生磁通量的势力,这样科学家就能
  • 苎麻苎麻(学名:Boehmeria nivea)为荨麻科苎麻属的一种。原生于东亚,包括中国及中印半岛等地区。作为农作物而被引入到世界各地。本种的茎皮纤维可用来织布、造纸;根及叶可入药;种子可
  • 阿尔巴尼亚广播电视台阿尔巴尼亚广播电视台(阿尔巴尼亚语:Radio Televizioni Shqiptar / RTSH)是阿尔巴尼亚的一个公共广播电视台,于1938年在地拉那建立。阿尔巴尼亚广播电视台目前拥有三个电视频道
  • 约翰·巴洛曼约翰·巴洛曼,MBE(John Scot Barrowman,1967年3月11日-)是一位苏格兰裔美国人(英美双重国籍)演员、歌手舞者、音乐剧演员、作家和电视人。他最为人所知的作品为《火炬木小组》。他
  • 乔恩·克鲁达斯乔恩·克鲁达斯(Jon Cruddas,1962年4月7日-)是一位英格兰政治人物,他的党籍是工党。自2001年开始,他担任达格纳姆和雷纳姆选区选出的英国下议院议员。他毕业于华威大学。
  • 凯斯图蒂斯·纳维茨卡斯凯斯图蒂斯·纳维茨卡斯(立陶宛语:Kęstutis Navickas,1984年1月13日-),立陶宛男子羽毛球运动员。凯斯图蒂斯·纳维茨卡斯在2006年世界羽毛球锦标赛上第二轮被陶菲克淘汰。在北京
  • 黄樟黄樟(学名:)是樟科樟属的植物。分布在印度尼西亚、巴基斯坦、印度、马来西亚以及中国大陆的四川、贵州、湖南、广东、福建、广西、云南、江西等地,生长于海拔600米至1,500米的地
  • 渥太华参议员渥太华参议员队(Ottawa Senators)是位于加拿大渥太华的国家冰球联盟队伍,隶属于东大区大西洋分区。渥太华参议员队成立于1992年,但在1918年-1934年曾经存在同名队伍于国家冰球联
  • 骗子菲利克斯·克鲁尔的自白《骗子菲利克斯·克鲁尔的自白》(原名:)是德国小说家托马斯·曼最后一部未完成的长篇小说,小说内容以菲利克斯·克鲁尔撰写回忆录的方式叙述他招摇撞骗的一生。菲利克斯·克鲁尔