经典模型

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假设你初始位置在1号点,现在需要走向3号点。每一步都会等概率的从当前点选择一条出边并走向指向的点。问从1号走到3号点的期望步数是多少?

设$E_{1 \rightarrow 3}$为从1走向3的期望步数

$E_{1 \rightarrow 2} = \frac{1}{2} \times 1 + \frac{1}{2} \times (E_{1 \rightarrow 2} + 1) \Rightarrow E_{1 \rightarrow 2} = 2$

$E_{2 \rightarrow 3} = \frac{1}{3} \times 1 + \frac{1}{3} \times (E_{2 \rightarrow 3} + 1) + \frac{1}{3} \times (E_{1 \rightarrow 3} + 1)$

由期望的线性性,$E_{1 \rightarrow 3} = E_{1 \rightarrow 2} + E_{2 \rightarrow 3}$

$E_{2 \rightarrow 3} = \frac{1}{3} \times 1 + \frac{1}{3} \times (E_{2 \rightarrow 3} + 1) + \frac{1}{3} \times (E_{1 \rightarrow 2}+E_{2 \rightarrow 3} + 1) \Rightarrow E_{2 \rightarrow 3} = 5$

$E_{1 \rightarrow 3} = E_{1 \rightarrow 2} + E_{2 \rightarrow 3} = 2 + 5 = 7$

求期望

概率是有效方案数/总方案数 ,而期望是有效方案结果值之和/总方案数,由于无效方案结果值为0,也可以所有方案结果值之和/总方案数

我们设$s$为总方案数,$t$为所有方案的结果值之和。

可以将所有方案结果值拆分为k类,$t_1,t_2,\cdots,t_k$,期望就是$\frac{t_1+t_2+\cdots +t_k}{s}$

将结果值相同的分为一类,拆分为k类结果值,$x_1,x_2,\cdots,x_k$,设结果值$x_i$出现了$c_i$次,那么期望是$\frac{x_1c_1+x_2c_2+\cdots +x_kc_k}{s}$。$\frac{c_i}{s}$是结果值为$x_i$的出现的概率,记为$p_i$,期望为$\sum x_ip_i$