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有趣的概率算法--生日悖论
在算法导论书上看到个比较有意思的概率算法,在这里加上自己的理解分享下:
上次刚看同学发的朋友圈说道:“两个人同一间宿舍,而且同年同月同日生,这个缘分真的是醉了”,当时我也是醉醉的,看了这个算法后才发现,屋里有23个人,那么就可以50%的概率生日是一样的。
是这样子证明的:
首先,假设屋子里有K个人,分别对他们编号1,2,3….k号。不考虑闰年的情况,那么一年就有n=365天,首先还是要假设生日是均匀分布在一年的n天中(喜欢在春天生就都在春天生这就不均匀了),然后还要假设两个人生日相互独立(什么双胞胎那些还用得着算么),
那么两个人同一天(具体的一天)生日的概率就1/n2 (生日的概率是1/n,两个人同一天生日当然就相乘了~),那么两个人同一天生日(365天随便一天)的概率就是1/n (n个1/n2相加)
也就是说假如屋里面有两个人,那么他们同一天生日的概率是1/365,那现在要解决的问题是,屋里要有多少人,才能使这个概率上升到1/2 ?
用事件的对立面来求,假设事件P={屋里至少两个人生日一样},Q={屋里每个人生日都不一样},那么P=1-Q
那么知道Q的概率就能知道P的概率了,设BK为前K个人的生日都有一样,Ai为前第i个人与前i-1一个人的生日都不一样,那么就可以得到递推式子
Bk=Bk-1^Ak
它的等价形式为
P{Bk}=P{Bk-1}P{ Ak | Bk-1}
应用递归式可以得到P{Bk}=P{B1} P{ A2 | B1} P{ A3 | B2}… P{ Ak-1 | Bk-2} P{ Ak | Bk-1}
=1*(n-1/n) (n-2/n)… (n-k+1/n)(B1是规定为1的,然后P{ A2 | B1}就是365中有一天已经给B1用了,那么就剩下n-1天了,所以概率为(n-1/n))
P{Bk}=1*(1-1/n) (1-2/n)… (1-k-1/n)
然后已知 1+x<=ex(两个都是单调增函数,取0时为相等,过了就ex 大了,高中学的嘿嘿)
那么有1*( ) ( )… ( )<=(e-1/n)(e-2/n)…(e-(k-1/n))= (e-k(k-1)/2n))<=1/2
求得当n=365时,必有k>=23,所以结论是至少有23个人在一间屋子里,那么至少有两个人生日相同的概率至少是1/2。
有趣的概率算法--生日悖论