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第 27 站 · 组合博弈馆 九章格数学 PhiloMath

点格棋工坊 · Dots and Boxes

画一根线,补成第四边,盒子归您并再走一手。童年游戏里藏着最深的组合博弈:安全边、链的解剖学、双杀(double-cross)——以及本站程序暴力证实的定律「无圈先手全扫、单圈四盒税」。与三档 AI 实战,或进实验室看残局价目表。
盘面
先手
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0
我 的 盒
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AI 的 盒
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§三句话战术

① 别画出「第三边」——让任何盒保持 ≤2 边,除非您已算清代价。
② 没有安全边时,被迫开链的人常常只能眼看对手扫盘:谁开第一根链,往往就交出了残局。
③ 链可以「吃 k−2 留 2」:牺牲两盒画收尾边(一手不吃),把「开圈」的苦差推给对手——这就是双杀。

Ⅰ残局价目表 —— 真实棋盘精确求解

每个残局只含长链(横排梯)与环(2×m 圈),其余边全部画满。数值 = 先手最优净胜盒数, 由 α-β 精确求解器(负极大 + 手番显式入键)暴力算出,Python 与页面 JS 双引擎对拍。

Ⅱ两条程序证实的定律

定律一(链尽归先手):残局只剩长链、没有环时,先手可以一口气扫走全部盒子。 电池中全部纯链残局(2 到 6 长的单链、各种多链组合)精确值均 = 总盒数。
定律二(一圈四盒税):恰有一个环、且链长 ≥2 时,先手最优净胜 = 总盒数 − 4。 全部 16 个单圈残局验证通过。机理:先手扫链后被迫开环(环的开边一手不吃), 但可以用双杀留 V(值 2 盒)把开环责任转嫁给对手——一来一回恰差 4 盒。
⚠ 多圈 = 精算领域:两个以上的环时,V 会在双方之间来回传递, 简单公式失效(例如 链2 + 双六环:精确值 +2,而非总盒−8=+6)。这正是 Berlekamp 《The Dots-and-Boxes Game》用一整本书处理的双向 double-dealing 理论。下方电池原样列出。

Ⅳ纯环价目 —— 无链可依时,山芋全在自己手里

没有链就没有双杀的货币:单个环先手全数送出;两个环以上则可互相转嫁,净胜恰为 4×圈数 − 总盒数(下表逐格验证)。

Ⅲ名局剧场 —— 链 5 + 环 4:双杀的正确打开方式

双方都按精确最优行棋。注意先手如何在链上只吃 3 子、画一手不吃的收尾边留下 V, 逼对手吃 V 后开环——这就是「一圈四盒税」的支付过程。
按 ▶ 播放最优着法线。

一实战关卡 —— 达成净胜目标

二残局判决 —— 先手最优净胜是几盒?

看局面、数链与环、套定律(或发现定律的边界)。点击您认为的正确答案。

一规则一分钟

w×h 个盒子由 (w+1)×(h+1) 个格点围成。双方轮流在相邻两点间画一条未画的边; 谁画下某个盒的第四条边,这个盒就归谁,并且再走一手(不吃盒则换人)。 所有边画完后,盒子多者胜。规则 30 秒学会,棋理一辈子——它是一台「把先手优势藏进Tempo 里」的机器。

二安全边与第三边警戒

「安全边」= 画下后没有任何盒达到三边。开局阶段双方尽量画安全边;画下第三边等于把盒「挂」给对手。 会数安全边就赢下半数对手——但真正的博弈从安全边耗尽的 loony 残局开始: 剩下的每根边要么吃盒、要么制造双杀。

三链的解剖学与双杀

一条 k 盒长链 = 一排共享竖边的盒 + 一条只属于末盒的「收尾端边」(本站构造全部贴盘边,端边不泄漏)。 开链者画第一根内部边后必然连吃——吃满 k 盒后仍要继续走,于是被迫开下一条链或开环。 双杀的机关:吃到 k−2 盒时改画收尾端边——一手不吃,交出 Tempo; 对手面对共享一条边的 V 形双盒,吃下 2 盒后同样被迫继续。牺牲 2 盒,买断「谁开下一条链/环」的决定权。 名局剧场里有完整演示。

四本站证实的定律与边界

本站不用文献断言,全部结论由真实棋盘 α-β 精确求解暴力验证(见实验室电池表): ① 无圈残局先手全扫(先手连吃不断,Tempo 永不脱手); ② 单圈残局值 = 总盒数 − 4(环的开边一手不吃,是唯一的烫手山芋; 双杀留 V 正好支付 2 盒完成转嫁,一来一回差 4); ③ 多圈残局中 V 会双向传递,公式失效——这是 Berlekamp 双向 double-dealing 理论的领地, 本站的 JS/Python 引擎可对任意局面实时精算。

空盘完美对局同样有趣(程序计算):2×2 先手 +2;而 3×3 全盘 9 盒,完美对局是后手 6:3 获胜—— 先手优势在这个游戏里并不存在,第一手反而要替后半盘的 Tempo 买单。

五薪火

点格棋流行于 19 世纪的欧洲,法国数学家 Édouard Lucas 笔下称它 la pipopipette。 现代理论的高峰在 Berlekamp、Conway、Guy《Winning Ways》的点格棋章节,以及 Elwyn Berlekamp 专著《The Dots-and-Boxes Game: Sophisticated Child's Play》(2000)—— 把 loony 残局化归为 Nim 论、把「双杀」锻造成一套完整的 double-dealing 微积分。 本站的精确求解器与定律检验,是向这部传统致敬的小小实验装置。