此间大牛多，请教算法高手一个问题

雷达

0 O# Y8 z" t5 h. N5 [! W2 z9 H
! j- V* @1 N# s& [* r! l( {其实是个概率问题。
那本CLRS算法导论中，第 5-2 练习题。
在 n 长的数列中有 k 个相同的 x 值，用顺序算法搜第一个 x 。
问题就是这个人的表述
https://math.stackexchange.com/q ... orithm-running-time

% a& B8 W3 \% |3 w  O按照答案，从头开始，之前没有出现过 x 的前提下，每一个元素是  x 的概率是 1/k; 不是  x 的概率是 1/(k+1)

" If i is an index such that A≠x then P(Xi)=1/(k+1) since we examine it only if it occurs before every one of the k indices that contains x".

% S% a8 g9 x; p1 ?没看懂，这个   P(Xi)=1/(k+1) 怎么来的？ 按直觉，这个概率应该和 n 有关，假设 n = 10000, k = 5 的情况 和 n = 10, k = 5 的情况比较，概率应该不一样才对吧。

老了，脑子水掉了，希望有高手解释清楚一点。多谢。

数值分析

您对答案的理解似乎有误。
随机变量X是测试过的元素的数目
而随机变量Xi是另一组随机变量，每一个都是个indicator，取值是0或者1，含义为第i个元素是否被测试过，而不是该元素是否等于欲查找的值。
所以才有E(x)=sum(E(Xi))。
而如果 A[ i ]!= x，那么k个x值元素将整个数组分为了k+1个区间，而我们检查了这个元素，所以这个元素必须位于第一个区间，所以概率是1/(k+1)
# o- a! ~; {% W% k- J+ r) y3 ^您再想想？

老福

这个题目可以用递归的方法解决：

E(k|n)=1*(k/n)+(1+E(k|n-1))*((n-k)/n)=1+((n-k)/n)*E(k|n-1)

0 J. c1 X: s8 v7 x2 o8 Z( \然后从头开始：
6 W7 U1 K( F7 T( rE(k|k)=1
: u1 C7 D7 o' m: x& y4 W! xE(k|k+1)=1+((1)/(k+1))*E(k|k)=1+(1/(k+1))=(k+2)/(k+1)
) E: t/ V4 D/ n  ^E(k|k+2)=1+(2/(k+2))*E(k|k+1)=1+(2/(k+2))*(k+2)/(k+1)=(k+3)/(k+1)
Finally, we can easily get E(k|n)=(n+1)/(k+1)

原文的解法有点绕，还没想明白。

雷达

数值分析 发表于 2022-3-26 10:32
- O1 v" _1 o. K' Z; o2 c5 V1 f  {您对答案的理解似乎有误。
! b; u5 c* O0 W  [1 h随机变量X是测试过的元素的数目
- T6 t, C( f) W) r9 J3 j) [3 |而随机变量Xi是另一组随机变量，每一个都是个ind ...

. o! \4 q  N& n+ O5 {明白了。
3 T- N) P* ~/ c, P9 L1 m) M% Q! `是指的某非x元素在所有x之前的概率，实际上有 k+1 种可能的位置关系，所以在所有x之前就是 1/(k+1)
( N9 q% o; J# Z5 w4 w多谢

雷达

老福 发表于 2022-3-26 10:44
6 Z  `# H9 \- h) J; o/ W$ O这个题目可以用递归的方法解决：

3 Z6 h# @) g* \8 D5 G1 Q: n3 EE(k|n)=1*(k/n)+(1+E(k|n-1))*((n-k)/n)=1+((n-k)/n)*E(k|n-1)

4 e5 c3 Y0 D7 m) `' ^
1 Q8 D! }; V% \$ p- r3 N7 d递归法也是可以的。

老福

雷达 发表于 2022-3-26 11:07
递归法也是可以的。

# ]5 }: Z9 R! K0 j8 ~$ q其实原文的解释似是而非，试想i=1的情形，对于概率P(X1=1), 无论A1是不是x, 这个概率应该是1, 而不是1/（k+1）。

数值分析

老福 发表于 2022-3-26 12:01
其实原文的解释似是而非，试想i=1的情形，对于概率P(X1=1), 无论A1是不是x, 这个概率应该是1, 而不是1/（ ...

我觉得这个答案的作者其实是吧下标i作为元素的编号，而不是位置。
否则没法按元素是否等于x来分类，因为某一个位置是否等于x本身就是个随机事件。
) v9 y+ v1 h: }
6 D# r- q% G9 j( B5 A- _而这个答案的作者其实是把每一个元素编了号，然后再考虑这个元素在数组中的位置的。故此对应于某一个元素，其是否等于x是个确定的事件，所以元素可以分为两类讨论，等于x的和不等于x的。
* n8 D" U3 G# U1 E- v. x2 ^4 Q- X所以A[ i ]这个写法有点误导，这里这个A并不是要做搜索的那个数组，而是所有元素的列表。

老福

一开始我一直顺着原文的叙述试图理解概率为何为1/(k+1), 很困惑。谢谢数值分析坛友的提醒，终于想明白了。下面试着用同一思路但不同的语言叙述一下，作为总结。

2 A% U) G" [( g3 k/ QLet S be the set of the n elements in which there are k and only k elements that have value x. For each element w, let I be the indicator if w is examined or not, that is, I(w) = 1 if w is examined and 0 if w is not examined. X, the number of elements being examined, will be the sum of I(w) for all w in S. Accordingly, E[X] will be the sum of E[I(w)]=P{I(w)=1}.

% L# D3 R2 k1 z9 H- V1 JFor w that has a value x, the chance of w being examined is the chance that w is at the first position of a permutation of k x-valued elements. Therefore it's 1/k.

+ p# S8 V9 \: O+ A& z9 L5 _; j* TFor w that has a value not being x, the chance of x being examined is the chance that w is at the first position of a permutation of all k x-valued elements plus w. Therefore it's 1/(k+1).

8 u0 \( [$ s7 r* XThere are k elements that have value x and n-k elements that are not equal to x, so the sum of all these probabilities will be k*(1/k) + (n-k)*(1/(k+1)) = (n+1)/(k+1).

理解上述解法的一个关键点是对于所有不等于x的element，它能不能有机会被查验取决于而且只取决于它与k个值为x的elements的相对位置。