思维定势之桶中的黑白球

    本题出自《编程之美》,也是百度面试的题目。


有一个桶,里面有白球和黑球各100个,规则如下:

  1. 每次随机从桶中取出两个球
  2. 如果是两个同色的球,就再放入一个黑球
  3. 如果是两个异色的球,就再放入一个白球

问:最后桶中只剩下一个黑球的概率是多少?


解法:
刚拿到这个问题,我的第一个想法就是用程序来计算各种情形出现的概率,然后再用递归求出最终的结果,不过可能因为程序存在一个bug,结果一直得到的是一个错误的结果
下面列出作者给出的正确解法,看来思维僵化实在太可怕了!
 
解法一:
我们可一个用一个set(黑球数量,白球数量)来表示桶中的黑球和白球的个数。从桶中取出球后,只可能是下列三种操作:
取出的是两个黑球,则放回一个黑球:(-2, 0) + (1, 0) = (-1, 0)
取出的是两个白球,则放回一个黑球:(0, -2) + (1, 0) = (1, -2)
取出的是一黑一白,则放回一个白球:(-1, -1) + (0, 1) = (-1, 0)
根据上面的规则,我们可以发现:白球的数量变化情况只能是不变或者-2,也就是说,如果是100个白球,白球永远不可能是1个的情况,那么问题的解法就很简单了,就是只剩下黑球的概率为100%
 
解法二:
两个相同的球异或等于0,两个不同的球异或等于1
将黑球赋为0 白球赋为1.
可以作这样的抽象:每次捞出两个数字做一次异或操作,并将所得的结果丢回桶中。
就有可能是0 xor 1 xor 1 ……之类的情况,又因为异或满足结合律,上式可变为:
(0 xor 0 ……xor 0) xor (1 xor 1 ……xor 1)两边都是100个,结果就是0
所以只能是黑球


扩展问题:
1.如果桶中的球分别为99个,那么结果会怎样?
根据异或的结果 最后的球一定是白球
2.如果黑白球的数量不定,结果又会怎样?
a个白球 b个黑球
a为奇数时异或为1,a为偶数时异或为1
b无论奇偶都是0
所以当白球为奇数时,最后一定取出白球,白球为偶数时,最后一定取出黑球

思维定势之桶中的黑白球

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