Введение

Процедура, используемая для рандомизации колоды игральных карт. Перетасовка – это процедура, используемая для рандомизации колоды игральных карт, чтобы внести элемент случайности в карточные игры. За перетасовкой часто следует разделение колоды (срез), чтобы убедиться, что перетасовщик не повлиял на исход.

Вверх

Одним из самых простых перетасовок, которые можно освоить после небольшой практики, является перетасовка сверху (overhand shuffle). Йохан Йонассон писал: "Перетасовка сверху – это техника перетасовки, при которой колода постепенно переносится, скажем, из правой руки в левую, путем соскальзывания небольших блоков с верхней части колоды большим пальцем". В деталях, при обычном выполнении, когда колода изначально удерживается в левой руке (скажем), большая часть карт захватывается группой со дна колоды между большим пальцем и пальцами правой руки и поднимается над небольшой группой, оставшейся в левой руке. Затем из правой руки поочередно выпускаются небольшие блоки, которые падают на верхнюю часть колоды, накапливающейся в левой руке. Процесс повторяется несколько раз. Случайность всей перетасовки увеличивается за счет количества небольших блоков в каждой перетасовке и количества повторных перетасовок. Перетасовка сверху предоставляет достаточно возможностей для использования техник ловкости рук, чтобы повлиять на порядок карт и создать колоду с заранее заданным порядком. Наиболее распространенный способ жульничества при перетасовке сверху – это наличие необходимой карты в верхней или нижней части колоды, а затем перемещение ее вниз в начале перетасовки (если она изначально была наверху), или оставление ее последней картой в перетасовке и просто сброс ее сверху (если она изначально была внизу колоды).

Рифле

Общая техника перетасовки называется рифл, или перетасовка «голубем», или перелистывание карт, при которой половина колоды удерживается в каждой руке большими пальцами внутрь, после чего карты выпускаются большими пальцами так, чтобы они падали на стол, чередуясь. Многие также приподнимают карты после рифла, формируя так называемый «мост», который возвращает карты в исходное положение; это также можно сделать, положив половинки колоды плашмя на стол задними углами друг к другу, а затем приподняв задние края большими пальцами, одновременно сдвигая половинки вместе. Хотя этот метод сложнее, он часто используется в казино, поскольку минимизирует риск раскрытия карт во время перетасовки. Существуют два типа идеального рифла: если верхняя карта перемещается на вторую позицию сверху, это называется «внутрь» (in shuffle), в противном случае это называется «наружу» (out shuffle), который сохраняет как верхнюю, так и нижнюю карты. Модель Гилберта — Шеннона — Ридса представляет собой математическую модель случайных результатов рифла, которая экспериментально показала хорошее соответствие человеческой перетасовке и является основой для рекомендации перетасовывать колоду карт семь раз для достижения полной случайности. Позже математики Ллойд М. Трефетен и Ллойд Н. Трефетен опубликовали статью, в которой использовали модифицированную версию модели Гилберта — Шеннона — Ридса, показав, что минимальное количество рифлов для полной рандомизации также может быть равно шести, если изменить метод определения случайности.

Индуисты

Также известна как "Индийская тасовка", "Каттар", "Кенчи" (хинди для "ножницы") или "Кутти Шаффл". Колоду держат лицевой стороной вниз, средним пальцем на одном длинном крае и большим пальцем на другом, в нижней части колоды. Другой рукой снимают пачку карт с верхней части колоды. Пачку позволяют упасть в ладонь. Этот маневр повторяют снова и снова, новые пачки падают на предыдущие, пока вся колода не окажется во второй руке. Индийская тасовка отличается от "стриппинга" тем, что все действия происходят в руке, принимающей карты, в то время как при "стриппинге" действия выполняются рукой с исходной колодой, передающей карты в формируемую стопку. Это наиболее распространенная техника тасовки в Азии и других частях мира, в то время как "оверхэнд шаффл" (перетасовка сверху) в основном используется в западных странах.

Куча

Карты просто раздаются в несколько стопок, а затем стопки складываются друг на друга. Хотя это детерминированный процесс и он не перемешивает карты вовсе, он гарантирует, что карты, которые находились рядом друг с другом, теперь будут разделены. Некоторые вариации перемешивания стопками пытаются внести небольшую случайность, раздавая карты по стопкам в случайном порядке на каждом проходе.

52-й пикап

Человек может подбросить колоду карт в воздух или на поверхность, а затем собрать карты в случайном порядке, выкладывая их лицевой стороной в одном направлении. Если за конкретными картами слишком внимательно следят во время сбора, для достаточной случайности может потребоваться дополнительный сбор всех карт или другой способ перемешивания. Этот метод полезен для новичков, но для его выполнения нужна большая чистая поверхность для раскладывания карт, и он может занять больше времени, чем хотелось бы.

Корги

Этот метод похож на "52 пикап" и также полезен для начинающих. Также известный как "Химми", "Ирландский", "Стирка", "Перемешивание", "Энергичная тасовка", "Разминание", "Скручивание" или "Промывка" карт, он заключается в простом разложении карт рубашкой вверх и скольжении ими друг по другу руками. Затем карты собираются в одну стопку, чтобы они начали переплетаться, и снова укладываются в колоду. Статистически случайное перемешивание достигается примерно через одну минуту "разминания". Метод "Разминания" (Smooshing) получил широкую известность благодаря Саймону Хофману.

Монгеанский

Перетасовка Монге, или перемешивание Монге, выполняется следующим образом (для правши): Начните с неперемешанной колоды в левой руке и перенесите верхнюю карту в правую. Затем последовательно берите верхнюю карту из левой руки и перекладывайте её в правую, помещая вторую карту наверх новой колоды, третью – в низ, четвёртую – наверх, пятую – в низ и так далее. Результат, если начать с карт, пронумерованных последовательно, будет колода с картами в следующем порядке: Для колоды заданного размера известно количество перемешиваний Монге, необходимых для возврата колоды в исходное положение. Двенадцать идеальных перемешиваний Монге восстанавливают колоду из 52 карт.

Мексиканская спираль

Мексиканская спиральная перетасовка выполняется циклическими действиями: верхняя карта перемещается на стол, затем новая верхняя карта – под колоду, следующая – на стол, следующая – под колоду, и так далее, пока последняя карта не будет выложена на стол. Это занимает значительно больше времени, чем рифл или перетасовка в руке, но позволяет другим игрокам полностью контролировать карты, находящиеся на столе. Мексиканская спиральная перетасовка была популярна в конце XIX века в некоторых районах Мексики как защита от картежников и мошенников, прибывавших из Соединенных Штатов.

Командная смесь

Особенно полезно при работе с большими колодами: смешиватель может разделить колоду на две или более мелких колод и передать остальные части другим смешивателям, каждый из которых может выбрать свой метод(ы) перетасовки. Меньшие колоды или части колод могут обмениваться между собой во время перетасовки, после чего мелкие колоды объединяются (и быстро перетасовываются) в исходную большую колоду. Это также предотвращает ситуацию, когда один смешиватель получает несправедливое преимущество в обеспечении случайности.

Обрезать

Обычно выполняется после предыдущего метода перетасовки, резка колоды заключается в разделении её на две части случайного размера и помещении нижней части поверх верхней. Иногда эту операцию выполняет второй крупье для дополнительной гарантии случайности и предотвращения возможности узнать верхнюю или нижнюю карту как для крупье, так и для наблюдателя.

Фейкировка

Маги, фокусники и шулеры используют различные методы тасования, при которых колода выглядит перемешанной, хотя на самом деле одна или несколько карт (вплоть до всей колоды) остаются на своих местах. Также возможно, хотя и считается очень сложным, "подтасовать колоду" (расположить карты в нужном порядке) с помощью одного или нескольких риффл-тасований; это называется "риффл-подтасовкой". И иллюзионисты, и карточные шулеры считают тасование Зароу и тасование "Push Through False Shuffle" особенно эффективными примерами фальшивой тасовки. При этих тасованиях вся колода сохраняет свой первоначальный порядок, хотя зрителям кажется, что они видят честную тасовку.

Машины

Казино часто оснащают свои столы машинами для тасования карт вместо того, чтобы карты тасовали крупье, так как это дает казино ряд преимуществ, включая усложнение процесса тасования и, как следствие, повышение сложности для игроков в прогнозировании, даже если они сговариваются с крупье. Машины для тасования тщательно разрабатываются, чтобы избежать предвзятости при тасовании, и обычно управляются компьютером. Они также экономят время, которое иначе было бы потрачено на ручную тасовку, тем самым повышая прибыльность стола. Эти машины также используются для снижения риска травм, связанных с повторяющимися движениями у дилеров. Игроки, склонные к суевериям, часто с подозрением относятся к любому электронному оборудованию, поэтому в казино иногда все же привлекают крупье для тасования карт за столами, которые обычно привлекают такую публику (например, столы для баккары).

Рандомизация

Есть 52 факториала (выраженные в сокращенном виде как 52!) возможных порядков карт в колоде из 52 карт. Другими словами, существует 52 × 51 × 50 × 49 × ··· × 4 × 3 × 2 × 1 возможных комбинаций последовательности карт. Это примерно 8.0658 (80,658 вигинтиллионов) возможных порядков, или конкретно 80,658,175,170,943,878,571,660,636,856,403,766,975,289,505,440,883,277,824,000,000,000,000. Масштаб этого числа означает, что крайне маловероятно, чтобы две случайно выбранные, действительно перемешанные колоды оказались одинаковыми. Однако, хотя точная последовательность всех карт в перемешанной колоде непредсказуема, можно сделать некоторые вероятностные прогнозы относительно колоды, которая была перемешана недостаточно тщательно.

Достаточность

Количество перемешиваний, достаточных для "хорошего" уровня случайности, зависит от типа перемешивания и критерия "достаточной случайности", который, в свою очередь, зависит от конкретной игры. Для большинства игр достаточно от четырех до семи перемешиваний: для игр без мастей, таких как блэкджек, достаточно четырех перемешиваний, а для игр с мастями необходимо семь. Однако существуют игры, для которых даже семи перемешиваний недостаточно. На практике, необходимое количество перемешиваний зависит как от качества перемешивания, так и от значимости неслучайности, особенно от способности игроков замечать и использовать эту неслучайность. От двух до четырех перемешиваний достаточно для неформальной игры. Но в клубной игре опытные игроки в бридж используют неслучайность уже после четырех перемешиваний. Недавно работа Trefethen и др. поставила под сомнение некоторые результаты Diaconis, заключив, что достаточно шести перемешиваний. Разница заключается в том, как каждый измерял случайность колоды. Diaconis использовал очень чувствительный тест случайности и, следовательно, требовалось больше перемешиваний. Существуют еще более чувствительные методы измерения, и вопрос о том, какой метод лучше всего подходит для конкретных карточных игр, остается открытым. Diaconis опубликовал ответ, указывающий, что для игр без мастей, таких как блэкджек, достаточно четырех перемешиваний. С другой стороны, расстояние вариации может быть слишком снисходительным критерием, и семи перемешиваний может быть недостаточно. Например, после семи перемешиваний новой колоды вероятность выигрыша в New Age Solitaire составляет 81%, в то время как для равномерно случайной колоды эта вероятность равна 50%. Один из чувствительных тестов случайности использует стандартную колоду без джокеров, разделенную на масти, причем две масти упорядочены по возрастанию от туза до короля, а другие две – в обратном порядке. (Многие колоды уже поставляются в таком порядке новыми.) После перемешивания мерой случайности является количество возрастающих последовательностей, оставшихся в каждой масти.

Алгоритмы

Если компьютер имеет доступ к истинно случайным числам, он способен генерировать "идеальную тасовку", случайную перестановку карт; следует отметить, что эта терминология (алгоритм, идеально рандомизирующий колоду) отличается от "совершенно выполненной одинарной тасовки", в частности, от идеально перемежающейся тасовки фараона. Алгоритм тасовки Фишера — Йейтса, популяризированный Дональдом Кнутом, прост (всего несколько строк кода) и эффективен (O(n) для колоды из n карт, при условии постоянного времени для базовых операций). Тасовку можно рассматривать как обратную сортировке. Новой альтернативой алгоритму Фишера — Йейтса, не использующей операций с памятью массива, является использование алгоритма функции генератора псевдослучайных индексов (PRIG). Существуют и другие, менее предпочтительные алгоритмы, которые часто используются. Например, можно присвоить каждой карте случайное число, а затем отсортировать карты по этим случайным числам. Это создаст случайную перестановку, если только какие-либо из сгенерированных случайных чисел не совпадут (то есть образуют пары, тройки и т. д.). Это можно устранить, либо случайным образом изменив значение одной из совпадающих пар на небольшую величину, либо снизив вероятность до произвольно малого значения, выбрав достаточно широкий диапазон случайных чисел. Если использовать эффективные алгоритмы сортировки, такие как сортировка слиянием или пирамидальная сортировка, то сложность составит O(n log n) в среднем и в худшем случае.

Онлайн азартные игры

Эти вопросы имеют большое коммерческое значение в сфере онлайн-гемблинга, где случайность перемешивания колод виртуальных карт в онлайн-карточных играх является критически важной. По этой причине многие онлайн-казино публикуют описания своих алгоритмов перемешивания и источников случайных чисел, используемых для их работы, а некоторые также предоставляют отчеты аудиторов о производительности своих систем.