此间大牛多，请教算法高手一个问题

雷达

- [+ U4 F" X' S' u
其实是个概率问题。
" w& b) r/ q0 [  p& l2 w3 b那本CLRS算法导论中，第 5-2 练习题。
1 b. \# L7 J9 k7 l# e6 D3 w) B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 。
& A9 K- p3 e. L. c' k问题就是这个人的表述
/ \" O* X0 ~% J8 yhttps://math.stackexchange.com/q ... orithm-running-time
  x# d4 A8 ~2 w2 }0 u
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".
8 E) _& b/ d% ^. B$ e+ R8 z& y
$ Y; r1 w5 O) F9 `) \8 {7 G& }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。

9 T% C) H5 {1 s0 v# K# ]老了，脑子水掉了，希望有高手解释清楚一点。多谢。

数值分析

" Z* W5 w* q3 v. l2 i
' t" S) \) h: X- h# j您对答案的理解似乎有误。
# }% m2 s9 e) t6 k) O* @随机变量X是测试过的元素的数目
$ c# R5 v6 G2 {7 t4 C5 j. ^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。
$ l( f& t# S9 ], M$ G( r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)
您再想想？

老福

这个题目可以用递归的方法解决：
. b7 @- _8 c+ w6 c2 ]7 y
E(k|n)=1*(k/n)+(1+E(k|n-1))*((n-k)/n)=1+((n-k)/n)*E(k|n-1)

5 {, ]# j, y! f- y然后从头开始：
# K7 t3 ?4 e2 F7 h% H0 M7 d. aE(k|k)=1
E(k|k+1)=1+((1)/(k+1))*E(k|k)=1+(1/(k+1))=(k+2)/(k+1)
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)
" {5 L% P: a0 W0 C  {' k
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
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ind ...

( Z2 e2 P: C& d- @1 t4 C( D1 m明白了。
8 I+ p- b& l+ a2 J4 U3 O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)
多谢

雷达

老福 发表于 2022-3-26 10:44
. k* B5 v: Z1 @% L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)

: I9 c- n' _$ q. d/ U$ M1 z
递归法也是可以的。

老福

雷达 发表于 2022-3-26 11:07
0 W( p; H: [9 b. Y6 @递归法也是可以的。

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/（ ...

& }- ]8 p4 B+ A6 e
- ?1 h4 j+ l. z$ Z) d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。
1 s3 G5 W) S9 u, Y3 Q* @; X$ S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。

3 E" A- g) W4 b: v6 n2 r# N, ?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。
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。
! ~. g9 q, k, Q3 e: b
Let 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}.
/ W# O" H1 X; G
, W& C# ?" q- k% EFor 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.

For 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).

There 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).

7 s1 O, Q) ~6 R8 ^* D  u! @9 }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。