N個人通過石頭剪刀布決出乙個勝者所需要的輪數的數學期望是多少?

時間 2021-05-05 14:00:38

1樓:勝勳

如果使用一對一淘汰制度的話:

1.5N-1.5

驗證:如果是1個人玩,N=1,所需次數=1.5N-1.5=1.5-1.5=0.0次(符合)

如果是2個人玩,N=2,所需次數=1.5N-1.5=3.0-1.5=1.5次(符合)

如果是3個人玩,N=3,所需次數=1.5N-1.5=4.5-1.5=3.0次(符合)

2樓:SoDe

我是這個問題的題主,實在沒想到八年前的這個問題被畢導翻出來了,感謝畢導和其他答主的解答,那我也說說當年的思路吧。

畢導的回答有一點美中不足,那就是遊戲的局數理論上可以到達無限輪,所以直接用數學期望公式代入只能得到乙個近似的數值解。那怎麼能直接得到數學期望的解析解呢?

首先以兩人遊戲為例,設數學期望為 ,顯然有 的概率遊戲直接結束,輪數為1;而平局的話遊戲又回到初始狀態,此時總的數學期望為 。由此可以得到方程:

,解出 。

推廣到一般情況,n個人玩一局石頭剪子布後,恰好剩下m個人的概率是 ,為輪數的數學期望,可得方程:

,代入,解得遞推公式:

,首項接下來是一些遊戲的擴充套件思路。

正如畢導所說,人數一多,數學期望會指數級上公升,那怎麼解決這個問題呢?

首先是分組。這也是過去在現實生活實踐中常常使用的方法。如果12個人參與遊戲,那麼可以把這些人分成三個組,每組四人,分組石頭剪刀布,三組的勝者再進行遊戲。

這也是我原問題提到的,如何分組才能使得效率最高?

以上我最初提問題的原始思路,但這個問題被翻出來後,我又想了想,意識到如果追求高效率的話,根本不需要分組,只需要改變勝利模式就可以了。

以下舉一種高效率的演算法為例:每次猜拳後,出的數量最少的手勢的遊戲參與者將留下,其餘淘汰,若有相同數量,則比較勝負關係。比如十人猜拳,三人石頭,三人剪刀,四人布,則保留出石頭的人,其餘淘汰。

這種演算法,如果第一輪不是大家全出同樣的手勢,那麼一輪至少淘汰七人,效率非常高了。

再繼續思考,能不能找到存在一種最高效率(輪數數學期望最小)的演算法,僅利用每個人三進製的輸入,就公平地選定一位勝者?

3樓:蜿仔

首先,我理解的決出乙個勝者就是有人勝出的意思。(比如2個石頭5個剪子,有兩個勝出者)

如果在這個含義下,單輪中決出勝者的概率是三項式(1/3+1/3+1/3)∧n展開式中只包含其中兩項的項的係數和。

n個人參與的遊戲,每一輪決出勝者的概率為C(3,2)×SUM(i=1.....n-1)1/3∧n×C(n,i)

解釋一下,C(3,2)是選擇一組獲勝模式,如剪刀石頭,石頭布,剪刀布。後面的式子是說明每個人只從限定的兩種情況出的概率,需要指出的是,求和去掉了0和n,因為這兩種情況時n個人出的其實都是一種。

這個式子結果是((2∧n)-2)/3∧(n-1),n≥2(至少有兩個人玩)

有了每一次實驗事件發生的概率,把第一次事件發生的實驗輪數作為離散的隨機變數,則其符合幾何分布。期望為1/p,即3∧(n-1)/(2∧n)-2

手機碼字,符號混亂,見諒。

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