@ 2020.08.26 , 12:03

对[智力测验]的一种解题方法

相关前文:智力小测验:如何凭借旋转的裸女区分人人群?

# 兔子 投稿

因为评论中很多人对舞女的旋转是对应左脑还是右脑产生疑问,避免产生歧义,我重写了一下题目,将左右脑的背景完全剥除。为了让更多的人能看懂,我说的很啰嗦而且避开了很多统计学的用语。(实际情况是:假设检验是电焊老师教的,学的极烂不知道该怎么说)

题目:

有一数据集和一堆人。数据集分为2类好数据(M)和坏数据(N)。人分为3类ABC。对于一个坏数据,所有人都会给出一致的输出0或1。对于一个好数据,A类人给出0,B类人给出1,C类人以0.5概率给出0或1。尝试寻找一个方法,用数据划分人群成ABC三堆。使得划分出来的A类人群,“此人群全部都是A类人”的正确率超过95%。已知数据集足够大,ABC每类人群都不为空。

解题思路:

从数据集中抽一个数据,展示给所有人。若所有人给出一致输出,那么说明此数据为N数据,不能提供任何信息。那么舍弃此轮操作。
然后继续向人群展示一个新数据。经过几轮运气不好,一直抽到N数据后,直到碰到第一个M数据,此时根据人群给出的0和1 答案,将人群分类为A类和B类。为了与实际情况的ABC类,文字上有区别:以下,真实情况的A类人用“实际A类”或“真A类”表示,当前划分A类的一群人用“划分A类”表示,真实属于C类人但错分成A类用“假A类”表示。他们的关系是 “划分A类”肯定包含所有的“真A类”,但也混着一些“假A类”。
只对划分A类研究。剩下的思路,就是利用“对M数据输入,真A类会一直产生0,而假A类随机产生0或1”这一特性,如果一个人输入了M数据产生了1则一定是假A类,将其删除。不停的向划分A类输入M数据,直到去除掉了足够多的假A类。这个思路要解决2个问题:

如何判断一个数据是M类?
如何判断已经输入了足够的M类数据?

对划分A类输入数据:

当划分A类给出全1的时候,这是个N数据。

当划分A类给出全0的时候,此时再将这数据送往划分B类。若划分B类也给出全0,说明这是个N数据。若出现了1,则对同一数据,存在真A类给出了0且真B类给出了1,说明这是个M数据。这样我就对划分A类输入过1次M数据且知道了结果(全0)。这种情况就是“对划分A类输入M数据进行1轮检测”

当划分A类的输出0,1都有的情况,说明这是个M数据。真A类对数据输出了0,假A类中有人随机输出了1。这种情况是“对划分A类输入M数据进行1轮检测”。此种情况我也对划分A类输入了M数据且知道了结果(有0有1)

以上就是对划分A类输入数据,输出的全部可能。可以看到我既判断了数据是M类还是N类,也拿到了划分A类对M类数据的输出。第一问题解决。
划分A类中,真A类对M数据的输出永远是0,对于挑出假A类没有帮助,我们可以不去管他,只关注假A类。假设划分A类中只有1个假A类,在进行x轮测试中它每次都输出0的可能性是 0.5^x。这是x轮测试后没检出这个假A类,出错的可能。我们希望正确的划分有95%的把握,即:1 - .5^x > 0.95。解出这个x=5

对于1个假A类的情况,问题2也解决了。

只有1个假A类的情况解决了,可是现在不知道划分A类中有多少是错的。怎么办?思路就是:如果在最糟糕的情况下,我都能保证x轮检测后,正确的概率超过95%,那么其他情况下也能达到95%以上的正确率。很显然的,划分A类中的假A类越多,越需要更多轮的检测把它们一个不留的全检测出来。需要检测轮数与假A类的个数有关。最糟的情况,划分A类中只有1个是真的,其他全是假的。我们不知道划分A类中有多少假A类。但是划分A类有一共多少个人,可以查。假设目前划分A类中有r个人,最糟情况下r-1个都是假的。进行x轮检测,1个假A类时正确检出概率是1-.5 ^ x, 那么r-1个假A类全部检出的正确率就是(1 - 0.5^x) ^ (r-1)。 正确率超过95%意味着 (1 - 0.5^x) ^ (r-1) > 0.95。
因为划分A类总个数是有限的,则x轮检测也是有限步操作。

操作流程:

第一步:将数据一个一个发给所有人,直到输出出现有0有1的情况。将所有为0的结果程序称为“划分A类”,所有输出1的程序称为“划分B类”
第二步:查“划分A类”包含人数r,带入公式 (1 - 0.5**x) ** (r-1) > 0.95 ,求得最小正整数解 x。 设置当前检测次数 count = 0
第三步:向划分A类,输入下一个数据。若:
划分A类的程序给出全1输出,跳回第三步
划分A类的程序给出全0, 则将数据输入划分B类:若
划分B类输出全0,则跳回第三步
划分B类输出存在1,则 count 增1, 跳到第四步。
划分A类的输出有0有1,则将输出为1的程序全部删除出划分A类,count 增1。 跳到第四步。
第四步:检查count 是否等于 x,若
count == x, 则操作结束。
count < x, 则跳回第三步。 经第四步结束的划分A类,“此类中全部成员都是真A类”的论断,正确率超过95%。

实际数据测试:
若第一次得到的划分A类是30个人,解得: x>9.14434... 用10次M数据检测即可,
若划分A类是百人规模,则x>10.91481... 需要11次检测
划分A类是20000人规模,需要19次检测

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