Введение

Наименьшее значение в хорошо упорядоченном множестве, которое не входит в данное подмножество В математике, мекс ("минимальное исключенное значение") подмножества хорошо упорядоченного множества - это наименьшее значение из всего множества, которое не относится к подмножеству. То есть это минимальное значение комплемента. Помимо множеств, подклассы хорошо упорядоченных классов имеют минимальные исключенные значения. Минимальные исключенные значения подклассов порядковых чисел используются в комбинаторной теории игр для присвоения значения nim беспристрастным играм. Согласно теореме Спрагге-Гранди, значение nim игровой позиции является минимальным исключенным значением класса значений позиций, которые могут быть достигнуты в одном движении с данной позиции. Минимальные исключенные значения также используются в теории графов, в алчных алгоритмах окрашивания. Эти алгоритмы обычно выбирают порядок вершин графа и выбирают нумерацию доступных цветов вершин. Затем они рассматривают вершины в порядке, для каждой вершины выбирая свой цвет, чтобы быть минимальным исключенным значением набора цветов, уже назначенных его соседям.

Теория игр

В теории Спрагге-Гранди минимальный исключенный порядковый номер используется для определения нимера нормальной игровой беспристрастной игры. В такой игре у каждого игрока одинаковые ходы в каждой позиции, и последний игрок, который движется, выигрывает. Нимбер равен 0 для игры, которая проиграна сразу первым игроком, и равен мексу нимбер всех возможных следующих позиций для любой другой игры. Например, в версии Nim с одной колодой игра начинается с кучи n камней, и игрок может взять любое положительное количество камней для перемещения. Если n равно нулю камней, nimber равно 0, потому что мекс пустого набора законных ходов равно nimber 0. Если n = 1 камень, игрок, который должен переместиться, оставит 0 камней, а 1=mex({0}) = 1, дает nimber для этого случая. Если n = 2 камня, игрок может оставить 0 или 1 камня, давая nimber 2 как mex из nimbers {0, 1}. В общем, игрок, который перемещается с кучей из n камней, может оставить где-либо от 0 до n − 1 камней; мекс числа {0, 1, , n − 1} всегда nimber n. Первый игрок выигрывает в Nim, если и только если nimber не равен нулю, поэтому из этого анализа мы можем сделать вывод, что первый игрок выигрывает, если и только если начальное количество камней в игре с одной кучей Nim не равен нулю; выигрышный ход - взять все камни. Если мы изменим игру так, что игрок может перемещаться только с 3 камнями, то с 1 = n = 4 камнями, в последующих состояниях есть числа {1, 2, 3}, что дает мекс 0. Поскольку число для 4 камней равно 0, первый игрок проигрывает. Стратегия второго игрока состоит в том, чтобы отвечать на любой ход первого игрока, взяв все остальные камни. Для 1=n = 5 камней, числа преемников состояний 2, 3 и 4 камней - это числа 2, 3 и 0 (как мы только что рассчитали); мекс набора чисел {0, 2, 3} - это число 1, поэтому начать с 5 камней в этой игре - победа для первого игрока. См. nimbers для получения дополнительной информации о значении значений nimber.