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太子妃
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    游戏复杂度(game complexity),有许多方法来衡量之。本条目讲述其中的5种方法:状态空间复杂度(state-space complexity),游戏树的大小(game tree size),策略复杂度(decision complexity),游戏树的复杂度(game-tree complexity),和计算复杂度(computational complexity)。

    [micxp_threadbk] [micxp_title] 游戏复杂度的衡量 游戏树的大小 决策树 游戏树的复杂度 计算复杂度 例子: 井字棋 一些知名游戏的复杂度 参考 注释与引用 外部链接 [/micxp_title] [#] [##] 游戏树的大小指的是游戏可以被玩弄的总次数: 从游戏树( game tree )最初的根节点开始延伸出的叶子节点的数量. 游戏树通常比状态空间要大得多, 因为同一个状态可以由不同的行为顺序形成. ( 例如, 在一次井字棋( tic-tac-toe )游戏中, 面板上有两个X和一个O, 这个状态可能由两个不同的方式形成, 具体的形成过程由第一个X的下子位置所决定 ). 一个游戏树的大小的最大值有时可以这么计算: 通过仅增大游戏树的方式, 简化游戏的过程( 例如, 允许一些本来不符合规则的行为 ), 直到游戏树的大小变得易于计算. 不过, 对于一些没有行为上限的游戏( 比如说没棋盘大小的界限, 或者有一个可以重复游戏状态的规则 ), 游戏树的大小将会是无限的. [###] 之后的两种方案用到了决策树的方法. 一个决策树是游戏树的子树. 决策树的状态会被标记上"玩家A获胜", "玩家B获胜", 或者"平局": 如果有那个状态可以被证明具有一个标记( 假设双方都作出了最好的决策 ), 并且光从其它状态就可以得出结论. ( 终端的状态可以直接标记; 如果现在该A行动: 如果下一个状态标志着A的胜利, 那么现在的状态可以被标记为"玩家A获胜"; 如果下一个状态标志着B的胜利, 那么现在的状态可以被标记为"玩家B获胜"; 或者可以被标记为"平局", 如果下一个状态是平局或者B胜利. 相应的对于现在该B行动也是一样. ) [####] 一个游戏的"游戏数的复杂度"指的是在构成初始状态取值的最小"整个"决策树中, 叶子节点的数量.[1] 整个决策树包含树中所有深度的节点. 这是一个为了尝试决定初始状态取值, 所做出的对于需要考虑的节点数量的一个极小化极大算法( Minimax ). 就算是去估量游戏树的复杂度, 那也是很困难的. 不过对于一些游戏, 一个合理的下界限可以由底数为游戏的平均分支因子(英语:branching factor),指数为游戏的平均步数( plies )的幂得出, 可以表示为: G T C b d {\displaystyle GTC\geq b^{d}} [#####] 一个游戏的计算复杂度( computational complexity ) 描述了对游戏进行渐近分析( asymptotic )的难度, 随着它变得过于巨大, 用大O符号( big O notation )表示, 或者用复杂性类( complexity class )的成员关系表示. 这个概念并不应用于特定的游戏, 而是用于广义的游戏( generalized ), 它们会变得非常大, 通常在一个n宽n高的面板上玩弄它们. ( 从计算复杂度的角度来看, 一个在有限面板上进行的游戏是一个有限问题, 可以通过计算O(1)解决. 例如遍历从方案到最佳的移动方案的所有方案. ) [######] 对于井字棋( tic-tac-toe )来说, 一个简单的状态空间大小的上界限是39 = 19,683. ( 每一个格子中有3种状态, 有9个格子. ) 这样计算包含了许多不合规则的状态, 比如有5个X却没有0的状态, 或者两方玩家都有形成一字的状态. 一个更精细的计算, 除去了这些不合规则的状态之后, 留下5,478个状态. 然后, 如果把旋转或翻转后会得到相同结果的状态算作同一个的状态话, 那么就可以得出765个真正本质上不同的状态. 一个简单的游戏树大小的上界限是9! = 362,880. ( 一开始有9个格子可以下子, 第二回合变为8个, 以此类推. ) 这包括了一方玩家获胜后继续下子的不符合规则的情况. 一个更精细的计算得出的是255,168种游戏过程. 如果把旋转或翻转后会得到相同结果的状态当作相同的话, 那么就仅有26,830种游戏过程. 井字棋的计算复杂度取决与它如何广义化( generalized ). 一种自然的广义化是将其变为m,n,k型游戏( m,n,k-games ): 在一个"m"宽"n"高的棋盘上, 第一个将"k"个子连成一线的玩家获胜. 很容易就可以发现, 这个游戏可以通过查找整个游戏树, 解DSPACE(mn), 得出结果. 这将它归类到了重要的复杂性类PSPACE里面. 稍微再花点功夫, 可以将它变换为PSPACE-complete.[2] [#######] 由于游戏复杂度非常巨大, 下面表中一些数据只显示了以10为底数的指数部分. 下面的表中的数值都需要小心对待: 在游戏中, 一个看起来很微小的规则变换会引起结果的巨大变化( 通常依然会被粗略地估计 ), 可能实际情况会比数值估计的结果要大得多.
    游戏 棋盘大小 (格数) 状态空间复杂度 (以10为底数的指数部分) 游戏树的复杂度 (以10为底数的指数部分) 平均游戏长度 (步数plies) 分枝因素 引用 对应广义化游戏的复杂性类
    井字棋Tic-tac-toe 9 3 5 9 4 PSPACE-complete[2]
    Sim 15 3 8 14 3.7 PSPACE-complete[3]
    五格骨牌Pentominoes 64 12 18 10 75 [4] [5] ?, but in PSPACE
    美国播棋Kalah [6] 14 13 18 [4] Generalization is unclear
    屏风式四子棋Connect Four 42 13 21 36 4 [7] [1] ?, but in PSPACE
    Domineering (8 × 8) 64 15 27 30 8 [4] ?, but in PSPACE; in P for certain dimensions[8]
    马来播棋Congkak 14 15 33 [4]
    英国跳棋English draughts (8x8) (checkers) 32 20 or 18 31 70 2.8 [9] or [1] EXPTIME-complete[10]
    西非播棋Awari[11] 12 12 32 60 3.5 [1] Generalization is unclear
    多层式四子棋Qubic 64 30 34 20 54.2 [1] PSPACE-complete[2]
    迂棋Fanorona 45 21 46 44 11 [12] ?, but in EXPTIME
    直棋Nine Men's Morris 24 10 50 50 10 [1] ?, but in EXPTIME
    西洋跳棋International draughts (10x10) 50 30 54 90 4 [1] EXPTIME-complete[10]
    中国跳棋Chinese checkers (2人) 121 23 [13] EXPTIME-complete [14]
    中国跳棋Chinese checkers (6人) 121 78 [13] EXPTIME-complete [14]
    集结棋Lines of Action 64 23 64 44 29 [15] ?, but in EXPTIME
    黑白棋Reversi 64 28 58 58 10 [1] PSPACE-complete[16]
    OnTop (2人局) 72 88 62 31 23.77 [17]
    六贯棋Hex (11x11) 121 57 98 40 280 [4] PSPACE-complete[18]
    五子棋Gomoku (15x15, 无禁手) 225 105 70 30 210 [1] PSPACE-complete[2]
    围棋Go (9x9) 81 38 45 [19] [1] EXPTIME-complete[20]
    国际象棋Chess 64 47 123 80 35 [21] EXPTIME-complete (without 50-move drawing rule) [22]
    连六棋Connect6 361 172 140 30 46000 [23] PSPACE-complete[24]
    双陆棋Backgammon 28 20 144 50-60 250 [25] Generalization is unclear
    象棋Xiangqi 90 40 150 95 38 [1] [26][27] ?, believed to be EXPTIME-complete
    角力棋Abalone 61 25 154 87 60 [28] ?, but in EXPTIME
    三宝棋Havannah 271 127 157 66 240 [4] [29] ?, but in PSPACE
    韩国将棋Janggi 90 44 160 100 40 [27] ?, believed to be EXPTIME-complete
    墙棋Quoridor 81 42 162 91 60 [30] ?, but in PSPACE
    卡卡颂Carcassonne (2p base game) 72 >40 195 71 55 [31] Generalization is unclear
    亚马逊棋Amazons (10x10) 100 40 212 84 374 or 299[32] [33] [34] PSPACE-complete[35]
    围棋(13x13) 169 79 90 [1] [19] EXPTIME-complete[20]
    将棋 81 71 226 115 92 [26] [36] EXPTIME-complete[37]
    印度斗兽棋Arimaa 64 43 402 92 17281 [38] [39] [40] ?, but in EXPTIME
    围棋Go (19x19) 361 171 360 150 250 [19] [1] EXPTIME-complete[20]
    西洋陆军棋Stratego 92 115 535 381 21.739 [41]
    Double dummy bridge[42] (52) <17 <40 52 5.6
    [########]
    • Go and mathematics
    • 已解游戏
    • Shannon number
    • list of NP-complete games and puzzles
    • list of PSPACE-complete games and puzzles
    [#########]
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    [##########]
    • David Eppstein's Computational Complexity of Games and Puzzles
    分类:
    • 组合博弈论
    • 博弈论
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