昨天看到一道题目,问题描述是这样的:
100个人排队上飞机,飞机上有100个座位,每个人对应一个座位,队首的人是个瞎子,上飞机后随便坐,后面的人都尽量找自己的座位,如果已经被占,则随机做,问第100个人坐到自己座位的概率。
开始想从第一个人开始递推,结果此路不通。后来google了一下发现有人说这是编程之美上的题目,遂找了份电子版翻了翻,里面“金刚坐飞机”这一小节讲述了该问题的解法。看了其分析过程得到解题启发,上题其实就是书中得出的一般结论的特殊情况。
首先利用条件概率将整个概率空间进行划分,假设金刚坐到位置i的条件下第100个人坐到自己座位的概率为f(i),则原题的解为
P = 1/n (f(1) + f(2) + … + f(99) + f(100))
显然有f(100) = 0,我们反着递推,
f(99) = 1/2
f(98) = 1/3 + 1/3 * f(99)
f(97) = 1/4 + 1/4 * (f(98) + f(99))
…
数学归纳法得
f(i) = [1/(100 – i + 1)](1+ f(i+1) + f(i+2) + … + f(99))
之后想办法得到通项公式。我先采取的办法是取i为i + 1,意图建立f(i)和f(i+1)的关系式。结果最后推出(101-i)[f(i+1)-f(i)] = 0,101-i>0,故f(i+1)恒等于f(i),这个结果很意外。回去演算一下,果然f(99)=1/2, f(98) = 1/2….。早知道开始先算出几个结果试验一下了,这样就不用算递推算半天了。
于是我们有f(i) = 1/2, 所以P = 1/100 * 1/2 * 98 + 1/100 = 50/100 = 1/2。98是因为需要排除金刚坐在自己位置或者第100号座位上的情况排除掉;当金刚坐在正确位置上时,100号乘客必然坐在正确位置上。综合两者,得到最终结果1/2。
编程之美上有一个一般结论,说第i个乘客坐在自己位置上的概率为(N-i+1)/(N-i+2),其中N为座位总数(乘客总数),上题中恰好N=i,故结果为1/2,看来是算对了。之后仔细推敲了一下它的结论,个人觉得是有问题的。
一直到f(n)= (N-i+1)/(N-i+2)当1<n<i时,以及最终(1/N) * f(n)该式对n = 1直到N求和都是没问题的,但就此推出结果为(N-i+1)/(N-i+2)让我有些不解。关键问题在于它里面f(1)=1这个结论是怎么来的,f(1)明显不等于1,难道它认为金刚的正确位置是1吗?
个人认为这里要分两种情况讨论,金刚的正确位置在i之前或者之后,如果金刚的正确位置在i之前,则书中的结论完全正确,要是之后的话。。。就是另外一个答案了。上题中恰好要求的是最后一个乘客,所以金刚的正确位置必然在此之前,可以套用书上结论求得。
不知道想错没有。