游戏策划面试题解:兰切斯特方程

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二战示意

数值策划面试题

考题:2000两德军坦克围攻1000辆苏军坦克,假设双方坦克性能一模一样,双方都没有指挥官,双方均能攻击到对方的任一单位。

问:德军损失多少辆坦克才能全歼苏军坦克?

解题思路

这是一个真实概率问题,不考虑德军、苏军双方的战略部署,也不考虑天气地形士气等因素,其满足兰切斯特方程式:

兰切斯特线性律:当战斗双方在彼此视距外交战的时候,任一方实力与本身数量成正比。

兰切斯特平方律:当战斗双方任意战斗单位都在彼此视野及火力范围以内交战的时候,任一方实力与本身数量的平方成正比。

【兰彻斯特方程】说明

① 兰彻斯特方程仅适用于“多V多”的情况,且假设双方均能攻击到敌人任一单位。

在上述假设下,双方单位攻击/血量比例越小,则结果越精确(攻击未浪费)。

② 已知德军、苏军双方士兵属性相同,生命为H点,攻击为A点,且人数分别为m、n(m>n)。

假设在时间 t 时,双方的剩余人数分别为m(t)、n(t),则满足:

m^2 - m(t)^2=n^2 - n(t)^2

【证明过程】

根据上述假设可得出以下微分方程组:

过程1

从而:

过程2

对该公式积分可得:

过程3

从而:

m^2 - m(t)^2=n^2 - n(t)^2

方程得证!

进而,当苏军士兵全部死亡,即n(t)为0时

m^2-m(t)^2=n^2-0^2

m(t)=(m^2-n^2)^0.5

德军剩余士兵=(2000^2-1000^2)^0.5=1732

德军损失士兵=2000-1732=268

答案:德军损失268辆坦克才能全歼苏军坦克。

【扩展】

上述为双方战斗力相同时的结果,当双方战斗力不同(假设双方平均战斗力分别为P1、P2)时,同样根据上述过程计算可得:

P1*(m^2 - m(t)^2)=P2*(n^2 - n(t)^2)

其中:战斗力 = 血量 * 攻击。

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