在博弈论中,描述博弈论的常用方法有正则形式的博弈和扩展形式的博弈。图博弈论是参与者之间简洁博弈的表示形式。
考虑一个博弈,有 n {\displaystyle n} 个参与者,每个人有 m {\displaystyle m} 种策略。我们将任何一个参与者表示为一个图中的节点,在这个图中,每个参与者都有一个效用函数,这个效用函数仅仅与其邻居有关。该效用函数依赖的其他参与者越少,图示也就越小。
博弈由图 G {\displaystyle G} 表示,其中每个参与者由图中的一个节点表示,当且仅当图中的两个节点 i {\displaystyle i} 和 j {\displaystyle j} 的效用函数相互依赖时,则它们之间有一条边。 G {\displaystyle G} 中的每个节点 i {\displaystyle i} 有一个函数 u i : { 1 … … --> m } d i + 1 → → --> R {\displaystyle u_{i}:\{1\ldots m\}^{d_{i}+1}\rightarrow \mathbb {R} } ,其中 d i {\displaystyle d_{i}} 是顶点 i {\displaystyle i} 的度数。 u i {\displaystyle u_{i}} 是参与者 i {\displaystyle i} 之策略以及其邻居之策略的效用函数。
对于一个有 n {\displaystyle n} 个参与者的博弈,每个参与者有 m {\displaystyle m} 种可能的策略,博弈的规模就是 O ( m n ) {\displaystyle O(m^{n})} 。该博弈的图规模为 O ( m d ) {\displaystyle O(m^{d})} ,其中 d {\displaystyle d} 为图中最大节点度。如果 d ≪ ≪ --> n {\displaystyle d\ll n} ,则图博弈规模远小于一般博弈的规模。
当每个参与者的效用函数只依赖于另一个参与者时:
图的最大度为1,因此博弈可以用 n {\displaystyle n} 个大小为 m 2 {\displaystyle m^{2}} 的图表示,所以总大小是 n m 2 {\displaystyle nm^{2}} .
找到纳什均衡所需时间与图的大小呈指数相关。如果图博弈的图是树,只需多项式时间就能找到纳什均衡。如果最大的节点度数大于3,这个问题就是NP完全问题。