前言:本帖可视为【毒酒滴冻鸭】兄的那贴【三人不吃亏分酒】的补充和拓展。首先贴上原帖地址:
http://tieba.baidu.com/f?kz=762526555
我想大家在思考三人不吃亏分配问题同时,或许也尝试过思考如何解决多人不吃亏分配问题。当人数为2人时,分的人后拿是个既不错又简单明了的解法,普通人也很容易想到。而当人数为3人时,Selfridge–Conway discrete procedure(基本类似于原帖标准答案)给出了完美的解答,不过我们也可以看出,问题的复杂度已经上升了一个等级。而当人数>3时(即使为4),问题的复杂度将再次上升一个等级(分割次数可能无限增大)。以下将介绍Brams-Taylor procedure如何解决多人不吃亏平均分配问题。
声明:以下理论虽然不是本人原创(废话,要是能写出这些东西我也不再这混了),不过也是本人辛辛苦苦花了1个多小时翻译完的(由于没找到中文版本,只能自己汉化了,而且边翻还要边理解,累),希望转贴的请标注一下,珍惜别人劳动成果。
N人的不吃亏分蛋糕法(以4人为例)
translated by dama
Step 1:player 2把蛋糕分成4等份(在他看来是均等的),分别分给自己和其他人各一份。
Step 2:询问除了player 2外每个玩家是否提出异议。(player A有异议当且仅当他认为其他某玩家所得到的一份比他大)
Step 3:如果没人有异议,则每人得到step 1中分得的一份,结束。
Step 4:否则,我们随便选择一个有异议的玩家,假设是player 1。Player 1指出其他玩家中他认为比他大的一份,记为A。player 1自己的一份记为B。
说明:一旦我们有了A和B,则把其他两块混合,之后我们会用到。记住现在player 1认为A>B,player 2认为A=B。
Step 5:player 1现在要确定一个正整数r>=10(r满足如下条件:如果把A任意分成r份,即使把player 1认为的最小的7份去掉,player 1还是认为A>=B)。
说明:确定r的简单方法为:最小的7份必然不会比总共r份的平均大小的7倍大,所以player 1只需简单确定一个足够大的r使得7μ(A)/r<μ(A)-μ(B),这里μ是player 1的价值观。
Step 6:player 2把A分成r等份,同样把B分成r等份。
Step 7:player 1从B中选择最小的3份,记为Z1,Z2,Z3。然后他可以从以下动作中2选1:从A中选择最大的3份(如果他认为这3份均严格大于Z1,Z2,Z3),并把它们按照他们3个中最小的一个来修剪(切除多余部分);或者把A中最大的一份分为3等份。无论如何,记新的3份为Y1,Y2,Y3。
说明:现在player 1认为Y1,Y2,Y3大小相等,并且均严格大于Z1,Z2,Z3(注意即使player 1选择了第二个方案结果也是如此)。Player 2认为Z1,Z2,Z3大小相等,并且每个均不小于Y1,Y2,Y3。
Step 8:player 3观察这6份,选择他认为第一大的一份和第二大的一份,按照第二大的大小修剪,制造出他认为并列最大的2份。
Step 9:按照player 4,3,2,1的顺序从现在的6份中各自选择自己认为最大或最大之一的一份,player 3必须选择他修剪过的一份(如果可能的话),player 2必须选择Z1,Z2,Z3中的一份,player 1必须选择Y1,Y2,Y3中的一份。
说明:于是我们得到集合{X1,X2,X3,X4,L1},之中{X1,X2,X3,X4}为4人自认为不吃亏的所得,L1为剩下的蛋糕总量。另外,player 1认为自己的X1严格大于player 2的X2,我们把其差值记为ε。
Step 10:player 1确定一个正整数s,s满足[4μ(L1)/5]^s<ε,μ为player 1的价值观。
说明:s决定了所有玩家将需要重复step 11-14的次数。其等价于将step 11-14重复到当player 1认为剩下的蛋糕总量比他与player 2的蛋糕的差值还要小的时候。注意如果规则改为当player 1认为剩下的蛋糕总量比他与player 2的蛋糕的差值还要小的时候喊停,一个盲目的player 1可能会使此步骤无限进行。
Step 11:player 1把L1分成5等份。
Step 12:player 2从这5份中选择最大3份,按照3份中最小一份进行修剪,制造出他认为并列最大的3份。
Step 13:player 3从现有5份中选择最大的2份,按照2份中最小一份进行修剪,制造出他认为并列最大的2份。
Step 14:按照player 4,3,2,1的顺序从现在的5份中各自选择自己认为最大或最大之一的一份,player 3,2选择的一份必须是自己修剪过(如果可能的话)。
Step 15:重复step 11-14 s-1次,每一次的L1为上一次剩余的蛋糕总量。
说明:我们得到集合{X1’,X2’,X3’,X4’,L2},其中{X1’,X2’,X3’,X4’ }为4人自认为不吃亏的所得,L2为剩下的蛋糕总量。由于player 1认为X1’大于X2’+L2,我们可以说Player 1对于player 2有绝对优势。我们把这种绝对优势集合记为IA,把Player 1对于player 2有绝对优势记为(1,2)∈IA。
Step 16:player 2把L2分为12等份。
Step 17:每个玩家可以宣称自己是A型(当其认为所有12份大小相等),或是D型(当其认为所有12份大小有差别)。Player 2显然是A型的。
Step 18:如果D×A∈IA,则我们只需把这12份平分给所有A型的玩家。若如此,则结束。
Step 19:否则,我们选择一对不符合D×A∈IA玩家(i,j),然后回归step 4,并把player i当作player 1,player j当作player 2,L2作为待分的蛋糕。
Step 20:重复step 5-18。
说明:每一次我们完成step 15的时候,集合IA则增加了一对元素。注意由于D×A∈{1,2,3,4}×{1,2,3,4},且IA∈{1,2,3,4}×{1,2,3,4},我们最多在重复16次后必然得到D×A∈IA。所以,我们认为这其中的某一次step 18必然能得到每个人都自认为不吃亏的分配结果。