2014新浪校招笔试题：取水果(17年第一篇让人懵逼的面试题)

前言

2017 年，我还是会坚持每周一篇面试题，当然我每周看的面试题肯定是不止一篇的，我是在这周看过的面试题中，选择一题自己认为较好的来写。因为每一篇都写，不现实，写一篇博客，需要的时间也是挺长的，所以选择较好较大众化的题目。

一、题目

有任意种水果, 每种水果个数也是任意的, 两人轮流从中取出水果, 规则如下:
1) 每一次应取走至少一个水果; 每一次只能取走一种水果的一个或者全部.
2) 如果谁取到最后一个水果就胜.

给定水果种类 N 和每种水果的个数 M1, M2, …, Mn, 算出谁取胜.

二、解题

看到这个题目的时候，我整个人懵逼了，啥，到底是叫我做什么？一脸懵逼，然后再看题目，又重新看题目，才发现，题目有个隐含的条件，就是 这两个人足够聪明，充分利用了规则。 可是单单凭借这一点，还是不知道该从何下手，其实这题是 必胜策略题，可以通过用递推的方式找一下规律解决该题。

在递推之前，我们先来看看题目中一共给出了什么条件：
1.N 种不同的水果
2.每种水果的个数分别为：M1, M2, …, Mn，
3.有两个人，轮流取水果，每一次应取走至少一个水果; 每一次只能取走一种水果的一个或者全部
4.谁取到最后一个水果就胜

那好，根据上面的分析， 我们先假设两个人分别为 A 和 B ，A 先取水果，水果的总个数为 M ,即 M = M1 + M2 + M3 + … + Mn，

(1)N = 1（只有一种水果）

A 先拿，因为知道水果的种类，所以 A 不需要考虑水果有多少个，他只要第一次拿的时候，拿完这一种水果就可以获胜了。

结论：N = 1 ，A 必胜

(2)N = 2 (有两种水果)

此时两个人都不敢直接拿走一种水果, 因为那样会送对方进入(1)的必胜局中, 自己必败.所以 A 和 B 都只能一个一个的拿， 这样谁拿走最后一个就由 M（水果的总个数） 的奇偶性决定。也就是说 ，M 是奇数，A 必胜，M 是偶数，B 必胜

当然我在想这个例子的时候，不小心进入了一个误区，假如第一种水果 3 个，第二种水果 2 个，水果总数为奇数，满足条件，假如 A 先拿第一种水果，B 再拿一个第一种水果，A 再拿一个，然后 B 拿全部第二种，B 赢。可是 A 是足够聪明的，A 拿了第一种水果，B 跟着拿，此时 A 肯定不会接着拿第一种水果的，因为这样自己必败，所以他肯定会选择拿第二种水果，这样就能必胜了。所以还是 N = 2 的时候，水果的总数为奇数，先拿必胜，如果水果的总数为偶数，先拿必败

结论：N = 2 ，M 是奇数, A 必胜; 否则 A 必败

(3)N = 3 (有三种水果)

当水果种类大于 2 种时，不太好确定到底谁获胜，需要根据各种水果数量的奇偶数来判断，因此先按水按数量的奇偶分类，有 4 种可能：

• 3 种水果的个数分别都是奇数个
• 3 种水果的个数分别都是偶数个
• 其中 2 种水果的个数是奇数个，其中 1 种水果的个数是偶数个
• 其中 2 种水果的个数是偶数个，其中 1 种水果的个数是奇数个

无论上面是哪种情况，A 都可以立即让 B 进入与 (2) 相反的局面（必败的局面）,比如：

• 3 种水果的个数分别都是奇数个: A 随便拿掉一种水果，剩余的水果总数为偶数（奇数 + 奇数 = 偶数），剩余两种水果，进入了（2）的局面，水果总数为偶数，先拿必败，所以 B 必败，A必胜
• 3 种水果的个数分别都是偶数个: 跟上面是一样的，A 随便拿掉一种水果，剩余的水果总数为偶数（偶数 + 偶数 = 偶数），剩余两种水果，进入了（2）的局面，水果总数为偶数，先拿必败，所以 B 必败，A必胜
• 其中 2 种水果的个数是奇数个，其中 1 种水果的个数是偶数个: A 拿走偶数个的水果的全部，也会进入（2）的局面且水果总数为偶数，A 必胜
• 其中 2 种水果的个数是偶数个，其中 1 种水果的个数是奇数个： A 拿走奇数个的水果的全部，也会进入（2）的局面且水果总数为偶数，A 必胜

结论：N = 3 ，A 必胜

(4)N = 4 (有四种水果)

A 先取, 他肯定不会全部取走一种, 因为会送 B 进入(3)的必胜态, A 就必败.

因此 A 只能取一个

• 若 A 取走一个，变成了三种水果，就是变成 (3) 了, 说明 4 种水果都只有一个(否则 A 足够聪明，可以避免这种情况) 即 M 为偶数 4 ， A 必败
• 若 A 取完这一个还剩 4 种水果, 那 B 同上分析也只敢取一个，依次类推, 谁最后面对变成 (3) 的情况就必败了.

也就是说 M - 4 必须是奇数，这样 A 才会让 B 进入最终的必败局面，所以胜负由 M - 4 的奇偶性决定, 也就是说胜负由 M 的奇偶性决定

结论：N = 4 ，M 是奇数, A 必胜; 否则 A 必败

通过上面的递推，我们基本可以看到规律了：

• N 为奇数，A 必胜
• N 为偶数，如果 M 为奇数，A 必胜；如果 M 为偶数，A 必败

三、编程

最后我们通过编程解决 GitHub 地址：https://github.com/TwoWater/Interview/blob/master/Interview/src/com/liangdianshui/TakeTheFruit.java

package com.liangdianshui;

import java.util.Scanner;


/**
 * <p>
 *   有任意种水果，每种水果个数也是任意的，两人轮流从中取出水果，规则如下：
 *   1）每一次应取走至少一个水果；每一次只能取走一种水果的一个或者全部
 *   2）如果谁取到最后一个水果就胜
 *    给定水果种类N和每种水果的个数M1，M2，…Mn，算出谁取胜。
 *   （题目的隐含条件是两个人足够聪明，聪明到为了取胜尽可能利用规则）
 * </p>
 * 
 * @author liangdianshui
 *
 */
public class TakeTheFruit {
    private static final String EXIT = "q";

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        String input;
        int[] fruitNums;

        do {
            System.out.println("假设 A 和 B 两个人，A 先取水果");
            System.out.println("请输入每种水果的个数（空格或回车分隔）：");
            System.out.println("输入 Q 或  q 退出");

            if (EXIT.equalsIgnoreCase(input = scanner.nextLine())) {
                System.out.println("Exit");
                break;
            }

            input = input.trim();
            if (input.length() != 0) {
                fruitNums = initFruitNums(input);
                boolean isWin = takeTheFruitGame(fruitNums, fruitNums.length);
                if(isWin){
                    System.out.println("A 赢");
                }else{
                    System.out.println("B 赢");
                }
                System.out.println("--------------------------------------------");
            }
        } while (true);
    }

    /**
     * 初始化每种水果的个数
     * 
     * @param input
     * @return
     */
    private static int[] initFruitNums(String input) {
        String[] nums = input.split("\\s+");
        int[] fruitNums = new int[nums.length];
        int num;
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            num = Integer.parseInt(nums[i]);
            if (num <= 0) {
                throw new IllegalArgumentException("水果数量不能为 0 或负数：" + num);
            }

            fruitNums[i] = num;
        }

        return fruitNums;
    }

    /**
     * 递归法
     * 
     * @param fruitNums
     * @param numOfTypes
     * @return
     */
    private static boolean takeTheFruitGame(int[] fruitNums, int numOfTypes) {

        //当水果种类为1的时候，必胜
        if (numOfTypes == 1) {
            return true;
        }

        // 当水果种类为2的时候
        if (numOfTypes == 2) {
            return sumOfTwoFruitNums(fruitNums) % 2 == 1;
        }

        // 当水果种类大于等于3的时候
        int num;
        for (int i = 0; i < fruitNums.length; i++) {
            num = fruitNums[i];
            if (num == 0)
                continue;

            fruitNums[i] = 0;
            if (!takeTheFruitGame(fruitNums, numOfTypes - 1)) {
                fruitNums[i] = num;
                return true;
            }
            if (num > 1) {
                fruitNums[i] = num - 1;
                if (!takeTheFruitGame(fruitNums, numOfTypes)) {
                    fruitNums[i] = num;
                    return true;
                }
            }

            fruitNums[i] = num;
        }

        return false;
    }

    /**
     * <p>
     *  通过结论直接输出结果
     *  N 为奇数，A 必胜
     *  N 为偶数，如果 M 为奇数，A 必胜；如果 M 为偶数，A 必败
     * </p>
     * @param fruitNums
     * @return
     */
    private static boolean takeTheFruitGame2(int[] fruitNums) {
        if (fruitNums.length % 2 == 1) {
            return true;
        }

        return sumOfFruitNums(fruitNums) % 2 == 1;
    }

    private static int sumOfTwoFruitNums(int[] fruitNums) {
        int num1 = 0;
        int num2 = 0;

        for (int num : fruitNums) {
            if (num > 0) {
                if (num1 == 0) {
                    num1 = num;
                } else {
                    num2 = num;
                    break;
                }
            }
        }

        return num1 + num2;
    }

    private static int sumOfFruitNums(int[] fruitNums) {
        int sum = 0;

        for (int num : fruitNums) {
            sum += num;
        }

        return sum;
    }
}