算法04--逃跑的漢尼撥博士

問題

漢尼撥博士越獄了贫母,他會在各個村子里逃跑,采取的策略是每天都會隨機逃到鄰近(有路通)的下一個村子,那么N天后悼粮,博士在某個村子Q的概率是多少。

問題的輸入:

  • 一共有n個村子
  • adj(i)表示與i村子鄰接的村子的集合曾棕。|adj(i)|表示這些村子的個數(shù)扣猫。
  • 監(jiān)獄所有的村子P(0 \leqslant P \leqslant (n -1))
  • N天后翘地,求博士在Q(0 \leqslant Q \leqslant (n -1))的概率申尤。

解法1

暴力最愛癌幕,把從一開始的所有有效路徑(長度為N)算出來,挑出最后一個是Q的百分比昧穿,就是博士在Q村的概率序芦。
這個算法還可以稍稍改良一下。不是計算出現(xiàn)的次數(shù)的概率粤咪,而是最后一個是Q的 概率谚中,這需要記住到達Q的線路,然后計算出整條線路概率
f(path)=\prod_{i=0}^{N}\frac{1}{|adj(path[i])|}
path是記錄到的一條線路寥枝,path[i]是第i天出現(xiàn)的村莊編號宪塔,把所有以Q結束的線路的幾率加起來,就是博士在那里的概率了囊拜。
為了能夠使用制表技術某筐,需要對f的輸入進行簡化,對于子問題(遞歸的那一部分)真正需要的信息是path的最后一個節(jié)點編號冠跷,還有已經過了多少天南誊,在這樣的情況下,
f_2(q,days)=\sum_{to\in{adj(q)}}{ \frac{f(to,days+1)} {|adj(to)|}}

解法2

我們可以大開始的時候計算蜜托,然后根據概率算出每一天在所有的位置的概率抄囚,以p[n-1][q]用來存儲第q天博士每一個村子出現(xiàn)的概率,那么
p[i][q+1] = \sum_{c\in{adj(i)}}(p[c][q]*\frac{1} {|adj(c)|})

解法3:反著來

反著來的算法與算法1中的那個相似橄务,
f_3(x, days)=\sum_{i\in{adj(x)}}{f(i, days -1)}*\frac{1}{|adj(i)|}

理論背景

馬爾可夫鏈幔托,由前一個結點往下一個節(jié)點轉換,只跟當前節(jié)點相關蜂挪。

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