• [Algorithm]扔杯问题


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    问题:

    有一种玻璃杯需要检测质量。正好有一幢100层的高楼,该种玻璃杯从某一层楼扔下,刚好会碎。

    现给你两个玻璃杯,问如何检测出这个杯子的质量,即找到这种玻璃杯在哪一层楼刚好会碎?


    思路历程:

    因为只有两个玻璃杯,而且会摔碎,只能从区间中往上找,不能往下找,所以不能用二分法。

    用一个杯子定区间,另一个杯子定位置,关键在于区间怎么划分呢?

    比较常见的思路:先等分区间的扔,再在区间中一层一层地扔,隐含着分段查找的策略。

    具体操作方式:

    [1...100]分为10个区间,先从第10楼扔杯,再从第20楼扔杯,依次杯扔去,如果到某一层碎掉,

    比如60层碎掉了,我再从51楼开始扔,这样的话应该是比较快了吧?

    这个方法快一点不过如果杯子的质量比较好,在99楼才会刚好碎掉。

    这样最差的情况下,需要扔(10+9)次才能找到目标楼层。

    继续思考刚才方法的缺陷,当杯子质量比较差的时候,此方法还是比较快速的找到楼层。

    比如杯子是在19楼刚好碎,我只需要扔11次,

    所以我们的愿望是:杯子的质量无论分布在哪个查找区间,都可以快速地找到。

    所以想到的是可以“匀”一下刚才的思路方法。

    即:最开始时大胆地扔,然后再慢慢小心地扔。在扔的过程中逐渐缩小范围。

    具体方法设计:

    每次扔的区间减少一层,这样做可以保证每个区间查找的最差次数是一样的。

    那么最开始在哪一层开始扔呢?

    列出方程:x+(x-1)+(x-2)+...+2 >=100

    解出: x = 14。


    解决方案:

    第一个杯子:扔的层数依次是:14、(14+13)、(14+13+12)、(14+13+12+11)、......

    第二个杯子:从当前碎掉杯子区间的上一个区间。比如第一个杯子是在第四个区间即50层碎掉。

    则第二个杯子从第三个区间的第二个元素开始扔,即从40层开始扔。就能找到刚好碎掉的楼层。

    期望:

    0.14*7.5+0.13*8+0.12*8.5+0.11*9+0.1*9.5+0.09*10+0.08*10.5+0.07*11+0.06*11.5+0.05*12+0.04*12.5+0.01*12 = 9.47(次) 

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