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篮球最强队伍与马尔科夫模型

        打篮球的时候经常遇到这样的情况,11个人,分成4、4、3一共三组,人少的一组上场的时候,由上一场败下阵的队伍中出一个人来补上空位。于是我就想,如此反复的组合队伍,会不会出现一个最强组合,使得这4个人一直赢比赛呢?当然,这忽略了体力不支等现实因素。于是,在场下我就小小的BrainStorm了一下,给了这个问题的一些假设与简化:


        假如有N(N>=5)个人打篮球,分成K个队伍(K>=3),N不能被K整除,故每次比赛双方各有[N/K]+1人。定义“最强组合”如下:存在一个队伍,使得该队伍能够战胜剩余人员的任意队伍组合,那么这个队伍定义为“最强组合”。而如果场上没有最强组合,那么等概率的输掉一方,并且从输掉的队伍中等概率的挑选[N/K]+1 - mod(N,K)个人补充。


        问题:是否可以经过足够多的比赛,使得场上存在“最强组合”?

 

        解决该问题的模型我选择了马尔科夫模型,然后我做了一下N=5, K=3的情况,定义每个状态为每局比赛的胜利组合,那么一共有10个状态,因为5个里面挑选2个,一共有10个组合,那么假定组合45是“最强组合”,那么45就是该状态转移图的“汇”,以普通状态12做为例子,由于12的胜出的一方,那么下一个状态只能是12,以及345中选择两个的组合,也就是说以1/4的概率转向12,34,35,45,以此类推,该状态转移矩阵为


然后最强组合问题就是研究该马尔科夫过程的稳态的问题,经过几次迭代,可以看出45会一直赢得比赛。


问题来了!

Q1:对于任意合理的N与K,该马尔科夫过程一定是收敛的吗?

Q2:考虑到现实情况,最强队伍会以比较低的概率输掉比赛,那么稳态最终会是什么,表明了什么?(这个已经在例子中做过实验,稳态存在,而且每种组合都有可能赢得比赛,不过还是45的概率最大)

Q3:与“最强组合”相对的“最弱组合”对于该问题是否有什么新的idea出现?

Q4:这个模型有神马实际价值?


又一番研究

Q3:好像“最弱组合”反而更有意思。每个状态需要重新定义:定义败者的组合为一个状态,那么转移矩阵的每一列的概率赋值就需要考虑条件概率了(好麻烦!)