参考自:http://www.cnblogs.com/python27/archive/2011/11/26/2263332.html
(作者原话)题目:把n个骰子仍在地上,所有骰子的点数和为s。输入n,打印s所有可能取值的概率。
分析1:容易知道,有n个骰子的话,s的最小取值为n(全为1),最大取值为6n(全为6)。
如果只有1个骰子,那么很简单,s取1,2,3,4,5,6的情况数均为1,概率为1/6;设想有n个骰子,出现和为s,我们可以这样考虑,如果第一个骰子有6中情况,取1,2,3,4,5,6;那么剩下的n-1个骰子的和则分别取s-1,s-2,s-3,s-4,s-5,s-6,我们将所有这些情况相加,就可以得出总的情况数。看出了吗?亲,这是什么问题?对了,还是递归问题,根据以上分析我们不难写出如下的递归公式:
(作者原话)对公式的说明:(1)f(s,n)表示,有n个骰子,出现和为s的情况总数;(2)对于公式第二行的解释;如果有一个骰子,那么点数为8或者0的情况数,我们记为0,这样是为了在计算递归时更为方便所作的处理;例如有公式可知f(8,2)=f(7,1)+f(6,1)+f(5,1)+f(4,1)+f(3,1)+f(2,1),如果我们规定了f(7,1)=0那么计算会方便很多。
有了上面的分析,我们可以写出如下代码:
var diceMaxValue:Int = 6
//计算给定diceNumber个骰子,出现和为diceTotalSum的所有可能情况的总数
//int fun(int diceTotalSum,int diceNumber)
func mainFun(diceTotalSum:Int,diceNumber:Int)->Int{
//骰子数少于1,错误
if diceNumber < 1 {
return 0
}
//骰子数等于1,如果超出1~6范围便错误,未超出则是1
if diceNumber == 1 {
if (diceTotalSum >= diceNumber && diceTotalSum <= diceMaxValue*diceNumber) {
return 1
}
else {
return 0
}
}
//n>1,采用递归
if diceNumber > 1 {
var sum:Int = 0
for var index:Int = 1; index <= diceMaxValue; ++index {
sum += mainFun(diceTotalSum-index,diceNumber-1)
}
return sum
}
return 0
}
//给定number个骰子,打印出现各种情况的概率
func printSumProbabilityOfDice1(number:Int) {
if number < 1 {
return
}
var maxSum:Int = number * diceMaxValue
var pProbability:Array<Float> = Array()
for index in number...maxSum {
pProbability.insert(Float(mainFun(index,number)),atIndex: index-number)
}
var total:Int = Int(pow(Float(diceMaxValue),Float(number)))
for count in 0...maxSum-number {
pProbability[count] /= Float(total) println("\(count+number)\t\(pProbability[count])") } }
(作者原话)分析2:和算法2中求解斐波那契数列的方法类似,递归的效率太差,我们可以正向来求解,假设我们有一个数组表示k-1个骰子中各点数的情况,令第s个分量表示和为s时情况总数,那么当有k个骰子是,其和为s时的情况总数,就是表示k-1骰子的数组中的s-1,s-2,s-6的和(分别令引入的第k个骰子的值分别取1,2,3,4,5,6即可,其实和分析1的思路差不太多)。根据这个思想,我们可以用两个数组交替表示数组k-1和数组k,于是我们有如下的代码:
func printSumProbabilityOfDice2(number:Int){
//创建并初始化一个二维数组
var pProbability:Array = Array(count: 2,repeatedValue: Array(count: number * diceMaxValue + 1,repeatedValue: Double(0)))
var flag:Int = 0
//将第一个数组下标为1~6的赋值为1
for index in 1...diceMaxValue {
pProbability[flag][index] = Double(1)
}
//骰子数k从2到n循环;对于每一k,s取值为[k,6k],对于每一个s计算前一个数组
//的s-1,s-6;因为前一个数组的最小值为k-1,因为因而有s-j>=k-1;
for k in 2...number {
for s in k...diceMaxValue*k {
pProbability[1-flag][s] = 0
for var j = 1; j <= diceMaxValue && j <= s - k + 1; j++ {
pProbability[1-flag][s] += pProbability[flag][s-j]
}
}
flag = 1 - flag
}
var total:Double = pow(Double(diceMaxValue),Double(number))
for ss in number...number*diceMaxValue {
pProbability[flag][ss] /= total
println("\t\(pProbability[flag][ss])")
}
}
(作者原话)最后分析:我们看到和【算法02】中提到的一样,虽然该算法的时间复杂度提高了很多,但是动态创建了两个数组,而且每一个的数组长度都没分析1中的长度多了一个n,因而还是以空间换时间的思想。好了,这个算法就到这,祝各位愉快!
参考文献:
【1】何海涛博客:http://zhedahht.blog.163.com/blog/static/254111742009101524946359/
【2】Wikipedia:http://en.wikipedia.org/wiki/Dice#Probability
【3】http://www.helium.com/items/1538174-how-to-calculate-probability-using-multiple-dice