戲談一道面試題


最近有同學面試的時候,被問了這么一道題:

說有A,B,C三個盒子,其中只有一個盒子里面有寶貝,但是你不知道是哪個盒子。現在你隨機的拿過來一個盒子,但是你自己不能看你拿的盒子里是否是寶貝。現在你的對手翻開了剩下的兩個盒子中的一個,並且是空盒子,即里面沒有寶貝。現在問你:是否要用你手里的盒子去換剩下的那個沒有被翻開過的盒子?

對於這個問題,可謂是爭論不休。有人說不必要換,因為你手里的盒子是寶物的概率現在為1/2,和對手一樣。又有一些人說,你手里的盒子是寶物的概率是1/3,而沒有翻開的剩下的那個盒子是寶物的概率是2/3。同樣一個問題,卻有兩種解釋方法,並且看上去都有道理。那么為什么出現這種情況呢?如果我說大家爭論的焦點與對手是否知道哪個盒子中有寶貝有關,你會感覺到意外嗎?

在這里我給出的答案會讓大家感覺到不可思議:如果你的對手也不知道哪個盒子里有寶貝,那么就沒必要換。如果你的對手知道哪個盒子里面有寶貝,那么你就要換。

(1)給一個非常直觀的解釋。假設你和你的對手都不知道哪個盒子里面有寶貝,現在你隨機選取一個盒子,那么他隨機的翻開剩下的兩個盒子中的一個。如果這樣重復300次,你會發現其中有100次,對手會翻開一個有寶物的盒子,所以符合要求的局面只有200次。而你選擇的那個盒子里有寶貝會出現100次,那么對手剩下的那個沒翻開的盒子是寶貝的次數也是100次。在200次合法局面的大背景下,你手里的盒子中有寶貝的概率是1/2,對手沒有翻開的那個盒子中有寶貝的概率也是1/2。那么這么看來,確實沒必要交換。

(2)如果假設對手知道盒子里有寶貝,那么你就必須得換。按照上面的過程,重復300次,那么這300次全都是合法局面,因為我們前提是對手必須翻開一個沒有寶貝的盒子。而你拿到寶貝的次數為100次,剩下的那個盒子里有寶貝的次數將是200次。所以,在300次合法局面的大背景下,你手里的盒子中有寶貝的概率為1/3,對手沒有翻開的那個盒子有寶貝的概率為2/3。那么這么看來,確實要換。

從(1),(2)兩種情況來看,概率的不同取決於對手知不知道哪個盒子中有寶貝,繼而影響了合法局面的次數。那么,現在的問題是不論對手知不知道盒子中有寶貝,我們的最優策略是什么呢?

答案是:堅決要換。因為情況(1)中換和不換都沒有差別,情況(2)中換比較合適,而你並不知道對手到底知不知道那個盒子里面有寶貝,那么換還是比較合適。

對於上面的解釋可能並不是很理性,下面給出一個理論上得解釋。

設事件X:我隨機選取一個盒子,並且是寶貝。

   事件Y:對手隨機翻開剩下的兩個盒子中的一個,並且是空盒。

   事件Z: 桌子上剩下的那個沒有翻開的盒子是寶貝。

那么(1)所描述的是一個條件概率即:Y事件發生時,X發生的概率。

顯然P(X)=1/3, P(Y)=(1/3)*1+(2/3)*(1/2)=2/3,P(Z)=1/3*0+(2/3)*(1/2)=1/3

P(X|Y) = P(XY)/P(Y) = P(X)*P(Y|X)/P(Y) = (1/3)*1/(2/3)=1/2。

P(Z|Y) = P(ZY)/P(Y) = P(Z)*P(Y|Z)/P(Y) = (1/3)*1/(2/3)=1/2。

事件Y就是我說的那個合法局面的大背景。

而對於情況(2)

設事件X: 我隨機選取一個盒子,並且是寶貝。

   事件Y: 對手必須翻開剩下的兩個盒子中的一個空盒。

   事件Z: 桌子上剩下的那個沒有翻開的盒子是寶貝。

顯然P(X)=1/3, P(Y)=(1/3)*1+2/3*1=1 P(Z)=1/3*0+2/3*1=2/3

如果非得也用條件概率來說明的話:

P(X|Y) = P(XY)/P(Y) = P(X)*P(Y|X)/P(Y) = (1/3)*1/1=1/3。

P(Z|Y) = P(ZY)/P(Y) = P(Z)*P(Y|Z)/P(Y) = (2/3)*1/1=2/3。


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