概率论和随机过程的学习和整理--番外15,如何计算N合1的合成数量问题?

目录

[1 目标问题:多阶2合1的合成问题](#1 目标问题:多阶2合1的合成问题)

[1.1 原始问题](#1.1 原始问题)

[1.2 合成问题要注意,合成的数量](#1.2 合成问题要注意,合成的数量)

[1.3 合成问题不能用马尔科夫链来解决](#1.3 合成问题不能用马尔科夫链来解决)

[2 方案1:用合成公式合成多次能解决吗? --不能,解决不了递归的问题](#2 方案1:用合成公式合成多次能解决吗? --不能,解决不了递归的问题)

[3 方案2, 用条件期望和全期望公式计算](#3 方案2, 用条件期望和全期望公式计算)

[4 方案3,用VBA代码模拟](#4 方案3,用VBA代码模拟)

[5 考虑合成玩法本身的难度](#5 考虑合成玩法本身的难度)

[5.1 假设是2合1必成 100%概率](#5.1 假设是2合1必成 100%概率)

[5.2 假如非100必成,那么每行的概率加权平均值对应多少代表了,期望达到的目标材料等级](#5.2 假如非100必成,那么每行的概率加权平均值对应多少代表了,期望达到的目标材料等级)

[5.3 错误方法](#5.3 错误方法)

[5.4 如果是3合1呢?](#5.4 如果是3合1呢?)


1 目标问题:多阶2合1的合成问题

1.1 原始问题

假设有如下合成问题:

  • 每次合成是2合1,随机生成一个材料,合成概率表如下
  • 是个上三角矩阵,也就是说,不会往下掉级,必然都会合上去
  • 假设有1000个材料1,问最后可以合成多少个材料5呢?

1.2 合成问题要注意,合成的数量

  • 如假设N个材料1可以合成材料1,材料2,材料3,
  • 如果是2合1,那么材料2的平均数量 2E(X)=P1*E(X)+P2*1+P3*0
  • 如果是3合1,那么材料2的平均数量 3E(X)=P1*E(X)+P2*1+P3*0

1.3 合成问题不能用马尔科夫链来解决

  • 合成问题不是马尔可夫那样一个状态往其他状态转移,而是多个东西变成了1个东西
  • 但是可以用,条件期望的方法

2 方案1:用合成公式合成多次能解决吗? --不能,解决不了递归的问题

  • 第1次合成,把1000个材料1分别合成了材料2,材料3,材料4,材料5,也生成了1
  • 第2次合成,把上一次合成的材料2合成材料3,4,5,但是材料1剩下了,也生成了2
  • 第3次合成,把上一次合成的材料3合成材料4,5,但是材料1,2剩下了,也生成了3
  • 第4次合成,把上一次合成的材料4合成材料5,但是材料1,2,3剩下了,也生成了4

这样经过4次合成,从1000个材料1变成了一堆材料1,2,3,4,5,这样的结果有意义吗?没有,因为材料1剩下了很多,还可以再次进行步骤1递归。同理材料2,3,4也是这样的。

3 方案2, 用条件期望和全期望公式计算

为了避免递归问题,这次的方案策略是,每次把全部的材料1都生成为材料2,3,4,不留材料1,后面类推,这样最后剩下的就是,只剩下材料5。

但是怎么让所有的材料1都不留下呢? 这是个递归问题,得先用条件期望得公式列方程

  • 比如先对材料1的合成列如下条件期望
  • 令x= 材料1合成过程中,合成材料2得数量
  • 则 2*E(X) = p1*E(X) + p2*1+ p3*0 +p4*0+p5*0
  • 2*E(X) = p1*E(X) + p2*1
  • E(X) = p2/(2-p1)

根据这个,就可以分别计算出,材料1合成过程中,材料1可以生成的材料2,3,4,5的数量,不会留下材料1。

下面把材料2合成时,也这样计算把材料2转换为材料3,4,5,但是不留材料2本身,但是要加上第一次合成材料1时,剩下的材料3,4,5的数量。

后面材料3合成也如此循环

所以后最合成的处理的材料5的数量是66个。

4 方案3,用VBA代码模拟

待之后补充

5 考虑合成玩法本身的难度

5.1 假设是2合1必成 100%概率

  • 材料1,材料2,材料3,材料4,材料5,看起来材料的等级序列是1,2,3,4,5

  • 但是因为合成方法是2合1,

  • 比如,假设是2合1必成概率

  • 1个材料2需要2各材料1,而1个材料3需要2个材料2---也就是4个材料1....

  • 所以他们的权重是,1,2,4,8,16... ...

  • 可见这个加权平均值,就是这一级合成时,期望能合成的材料等级,这个可以通过调整概率来修改目标

  • 因为

  • 材料1--材料2,倍数是2,但是材料2与材料1相距举例是2-1(用材料1作为单位)

  • 材料2--材料3,倍数是2,但是材料3与材料1相距举例是4-1(用材料1作为单位),并不是3-1

  • 材料3--材料4,倍数是2,但是材料4与材料1相距举例是8-1(用材料1作为单位),并不是4-1

  • 材料4--材料5,倍数是2,但是材料5与材料1相距举例是16-1(用材料1作为单位),并不是5-1

  • 这个2合1,看起来材料的等级1,2,3,4,5

  • 实际上按权重来看,并不是这样的权重等级

  • 而是2^(n-1)方,1,2,3,4,5 对应,1,2,4,8,16 这样的权重等级,这个才符合材料耗费的权重等级。

  • 也就是说如果要画个纵轴,纵轴应该是权重,1,2,3,4,5 需要标记为1,2,4,8,16

  • 计算出来的权重是几,也就会生成几对应的权重那一级的材料,比如第2行总权重为4,则会对应材料3!!!

5.2 假如非100必成,那么每行的概率加权平均值对应多少代表了,期望达到的目标材料等级

  • 但是,我们现在的合成概率并不是均等概率,而是如下的概率呢,那就用现在的概率当权重,计算一个 概率的加权平均值即可
  • 可见这个加权平均值,就是这一级合成时,期望能合成的材料等级,这个可以通过调整概率来修改目标
  • 但是要用算出来的值去匹配{1,2,4,8,16} 而不是去匹配{1,2,3,4,5}

5.3 错误方法

  • 如果用概率*材料等级(而不是材料的实际2合1的权重等级) 算出来的是错的,因为1,2,3,4,5 并不能代表材料1-5的难度。

5.4 如果是3合1呢?

  • 如果是3合1,那就是3^n
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