此间大牛多，请教算法高手一个问题

雷达

, Y! z- c8 v# Q
, \  n/ P: @9 I其实是个概率问题。
$ ~& Z( P: U8 N9 }, p) b/ ^( |那本CLRS算法导论中，第 5-2 练习题。
4 Y$ Y' R5 q- c7 {9 x. f; Z4 r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
5 H; S# R" ?1 G; J2 @https://math.stackexchange.com/q ... orithm-running-time

* l5 Q7 Y3 n' a$ j3 W0 j7 }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)
3 N- d! |6 X, `9 f/ ^
+ \7 s" m8 g) w9 B! f" 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".

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

. D8 U* l/ F5 v1 Z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
$ a4 z% P4 O/ P: Z$ Q8 ?9 [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)
; H2 w; O: n8 g  p您再想想？

老福

这个题目可以用递归的方法解决：
9 V% t0 g: i7 X, w# y
1 N2 n) g) r" Y, F/ yE(k|n)=1*(k/n)+(1+E(k|n-1))*((n-k)/n)=1+((n-k)/n)*E(k|n-1)
5 T! D" [' J( C5 C
- D7 L! M1 O; j6 A) A: }. I* E  E/ |然后从头开始：
9 i9 g) ?6 g- K+ q5 w; N* D" W+ L6 eE(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)
/ [( S+ W) a& ~% b7 A" b4 AFinally, we can easily get E(k|n)=(n+1)/(k+1)

: @6 X% ?, A# l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。
; H, Q6 J; t- [7 f$ K$ ?, m' t- r4 [1 d随机变量X是测试过的元素的数目
& R. ?: i' P4 Q. ^7 _- H而随机变量Xi是另一组随机变量，每一个都是个ind ...

明白了。
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* n8 `& E4 U1 j这个题目可以用递归的方法解决：

; x4 h2 Y9 F# \6 u' K% iE(k|n)=1*(k/n)+(1+E(k|n-1))*((n-k)/n)=1+((n-k)/n)*E(k|n-1)

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。

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/（ ...

6 O+ Q) G; w& r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。

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。
. D4 U# x4 N9 N
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}.
) O7 ]. u! f- D$ p+ a
For 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.
* B) v2 p3 `. v4 l7 P. H: x2 {
5 p. \! x4 ]* A3 j" yFor 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).
+ E! U! K' v7 l# _* t
8 a* a( U, W8 ~7 t/ R; dThere 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).

3 s8 V6 N  c/ A* u8 r8 x3 _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。