扔鸡蛋问题

  假如有100层楼,总共有2个鸡蛋。需要多少次才能试探出临界点,比如,在第三层扔下去,不碎;在第四层扔下去,碎了,那第三层和第四层就是临界点。
  如果之前没准备过的话,大概第一个想到的就是二分法。

1. 二分法

  首先在第50层丢第一个鸡蛋,若鸡蛋碎了,则在第一层开始往上丢鸡蛋,最坏情况是试探49+1次,为什么要从第一层开始尝试呢,因为只有2个鸡蛋;若鸡蛋没碎,则在75层丢第二次,若碎了则在(50,75)区间从下往上尝试。。。

  结论:二分法最坏尝试次数是50次。

  显然二分法不是一个好的解决方案,这里介绍第二种方法“平方根法”。

2. 平方根法

  因为100是10的平方,我们可以把10作为一个区间去尝试,即第一层在第10层丢,不碎,则去第20层丢。。。,一直到第90层丢,还不碎的话,则在(91,100]层逐一尝试,最坏情况是9+10=19次,19次了,比二分法要前进了一半以上了。并且平方根法还可以再优化一下:以15层作为起点,步伐是10。即第一层是15,第二次是25,第三次是35,45…95。这种优化后的呢,最坏情况下,是在第9次(第95层碎),然后在(85,95)区间尝试9次,即优化后的最坏尝试次数是9+9=18次。

  结论:平方根法最坏情况下是19次,平方根优化法最坏情况下是18次。

3.解方程法

  这里介绍下解方程法,算法的思想呢是假设最优解是x次,第一次扔的楼层也是x层。为什么第一层扔的楼层也是x层呢?因为如果最优解成立

①当第一次扔的楼层是x+1层时,若碎了,则需要在[1,x]楼层里依次扔出,最坏情况是在x层碎,即尝试次数是:x+1次,和假设不符

②当第一次扔的楼层是x-1层时,若碎了,则需要在[1,x-1]层里依次尝试,最快情况是在x-1层碎,即尝试次数是:x-1次,和假设不符

  综上所述,假设最优解是x次时,第一层扔的楼层也得是x层。

开始扔鸡蛋了

  第一次是在x层扔鸡蛋,蛋不碎

  第二次得在(x,100]区间内扔鸡蛋了,具体是哪一个层呢?应该是x-1层。为什么是x-1层呢?因为[1,100]区间,尝试次数是x次,在x层不碎,则问题转化成了在(x,100]层,最优解是x-1次,同理,扔鸡蛋的楼层数也得是x-1层。

  第三次得在x-2层扔

  以此类推…

转化成方程式是: x + (x-1) + (x-2) + (x-3) + … + 2 + 1 = 100,左边的都能理解,右边的为什么是100呢?因为楼层是100层,方程式的左边肯定小于等于100,取最坏情况那就是方程式右边是100。

  根据等差数列求和公式Sn=n(a1+an)/2 ,x向上取整得14,即第一次在14层扔,第二次是在 14+(14-1)=27层,第三次是39,50,60,69,77,84,90,95,99,100。当最坏情况是在99层碎了,即尝试次数是10+4=14次。

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