通过有偏概率0/1生成器,生成无偏概率0/1生成器

来源:互联网 发布:lumia刷机软件 编辑:程序博客网 时间:2024/06/05 22:35

此题为算法导论第二版,习题5.1-3。原题如下:

5.1-3 假设你希望以各1/2的概率输出0和1。你可以自由使用一个输出0或1的过程BIASED-RANDOM。它以概率p输出1,以概率1-p输出0,其中0 < p < 1,但是你并不知道p的值。给出一个利用BIASED-RANDOM作为子程序的算法,返回一个无偏向的结果,即以概率1/2返回0,以概率1/2返回1。作为p的函数,你的算法的期望运行时间是多少?

要求解此题,可以如下思索:既然我们要构建一个无偏过程,这个过程产生0和1的概率都是1/2,那么就要计算两个事件的概率,我们记这两个事件分别为A和B,其概率为p(A)和p(B)。之后我们利用事件A和事件B分别产生0和1。事件A产生0的概率,我们记为p(0),事件B产生1的概率,我们记为p(1)。由此,可知下式成立。

p(A)*p(0)=p(B)*p(1)。

我们不妨先考虑最简单的情况,假设p(0)=p(1),则p(A)必等于p(B)。那么如何产生两个事件A和B,并且这两个事件的概率相等呢?我们设想,运行有偏过程两次,产生11的概率为p*p,产生01的概率为(1-p)*p,产生00的概率为(1-p)*(1-p),产生10的概率为p*(1-p)。我们可以看到产生01和10的概率是相等的,均为p*(1-p)。我们设产生01为事件A,产生10为事件B,我们已经知道了p(A)=p(B),那么p(0)是否等于p(1)呢,当A事件发生,假如我们取01序列的第一个数,即为0,此概率为0的概率p(0)=1。同理当B事件发生,假设我们取10序列的第一个数,即为1,此概率为1的概率p(1)=1。 由此我们可以产生下列的算法:

UNBIASED-RANDOMwhile TRUEdox ← BIASED-RANDOMy ← BIASED-RANDOMif x != ythen return x

上面的算法与我们的推理过程略微不同,其思想为利用事件A,也就是x != y来产生0和1。然后,当事件A发生,A产生0和1的概率分别为1/2。当x != y时,概率为p*(1-p) + (1-p)*p,当x != y时,p(0) = p(1) = 1/2。算法一次运行成功的概率为2p*(1-p),且服从几何分布,其期望值为1/[2p*(1-p)]。

0 0
原创粉丝点击