【算法题】秘书问题

在概率及博弈论上,秘书问题的描述如下:

  要聘请一名秘书,有n个应聘者.每次面试一人,面试后就要及时决定是否聘化,如果当时决定不聘他,他便举回来.面试后总能清楚了解应聘者的合适程度,并能和之前的每个人做比较.问什么样的策略,才使最佳人选被选中的概率最大.

  这个问题最优解是一个停止规则.在这个规则里,面试官会拒绝头k个应聘者(令他们中的最佳人选为应聘者M),然后选出第一个比M好的应聘者.

具体分析如下:

  对于某个固定的k,如果最佳人选是第i个应聘者(k < i ≤ n),要想选中这个最佳应聘者,就必须得满足前i-1个应聘者最好的人在前k个应聘者中,概率为k/(i-1).考虑所有可能的i值,可计算出最佳人选被选中的概率是:

令n趋近无穷大,把x表示为k/n的极限,令t为i/n,上述公式可近似为如下积分:

令P(x)对x的导数为0,解出x,我们得到最优的x等于1/e.从而,当n增大时,最优的k值趋近于n/e,最佳人选被选中的概率为1/e.

1/e大约等于0.37,因而这类问题应参取37%策略,即以备选的人选总数的前37%的人选作为参考

类似的问题:

最大概率选择到"最好女孩"问题

最大概率选择到"最大宝石"问题

启发:抽象问题,分析问题的能力,利用数学知识解决问题.

参考资料:

http://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%A7%98%E6%9B%B8%E5%95%8F%E9%A1%8C

 

<think>嗯,用户需要查找浙江师范大学计算物理课程的期末考试真题。这个需求很具体,但涉及高校内部教学资料,需要谨慎处理。用户可能是浙师大的学生,正在备考计算物理期末考试。ta特意强调"真题",说明需要往年实际考过的题目而非模拟题,这反映出ta对考试形式的重视。不过从学术规范看,高校很少公开历年考题,尤其是理工科专业课程。我注意到用户引用了嵌入式系统的内容,但这明显与当问题无关,可能是误粘贴。重点还是集中在计算物理真题的获取途径上。计算物理作为物理专业的核心课程,通常包含数值方法、编程实现和物理建模等内容。浙师大的课程大纲应该会覆盖常微分方程数值解、蒙特卡洛方法、分子动力学模拟等经典主题。虽然没有直接获取真题的渠道,但可以建议替代方案。考虑到真题的敏感性,我决定提供三个方向的帮助:首先是官方渠道建议(如学院教务处),其次是同类高校的公开资源参考(如北师大的计算物理试题),最后是核心知识点的典型例题。这样既遵守学术规范,又能实质性地帮助备考。在例题设计上,需要体现计算物理的特色:结合数学推导和编程实现。欧拉法解微分方程就是个好例子,既有理论分析(局部截断误差),又有代码实践。蒙特卡洛求圆周率则展示概率算法,这些都是高频考点。用户没有提供更多背景,但提到"浙师大"这个具体名称,应该确实是该校学生。可以推测ta需要的不是泛泛的知识点,而是贴近本校考试风格的复习资料。所以最后补充建议咨询直系学长,这是最可能获取有效信息的途径。</think>很抱歉,我无法直接提供浙江师范大学《计算物理》课程的具体期末考试真题。高校的期末考试真题通常属于内部教学资料,不对外公开,直接获取存在困难。 不过,我可以为你提供以下切实可行的建议和信息,帮助你有效备考: **1. 寻求官方或校内资源 (最推荐):** * **咨询授课教师或助教:** 这是最直接、最权威的途径。老师通常会在复习课或答疑时间提供复习范围、重点章节、题型示例,甚至可能分享部分往年例题(非完整真题)。主动向老师表达你的复习需求。 * **学院教务办公室/教学秘书:** 部分学院可能会存档往年试卷用于教学研究或供学生参考,可以尝试询问是否有公开或限定的获取渠道。 * **学长学姐:** 联系上一届或之修过该课程的学长学姐。他们往往保留着复习资料、笔记、回忆版的考题或对考试重点有清晰印象。校内论坛、专业群组是寻找他们的好地方。 * **学校图书馆或资料室:** 有些高校图书馆会收藏部分课程的考试资料(不一定是最新),可以去查询一下。 **2. 掌握核心知识点与题型 (备考核心):** 《计算物理》的核心内容通常涵盖以下方面,期末考试会重点考察这些知识的理解和应用能力: * **数值方法基础:** * 误差分析(截断误差、舍入误差) * 方程求根(二分法、牛顿法、弦截法) * 线性方程组求解(高斯消去法、LU分解、雅可比迭代、高斯-赛德尔迭代) * 插值(拉格朗日插值、牛顿插值、样条插值) * 数值微积分(梯形法则、辛普森法则) * 常微分方程数值解(欧拉法、改进欧拉法、龙格-库塔法,特别是经典四阶RK4) * **概率统计方法:** * 随机数生成(线性同余发生器) * 蒙特卡洛方法(积分计算、抽样方法) * **偏微分方程数值解入门:** * 有限差分法(求解一维热传导方程、波动方程等) * **特定物理问题的数值模拟:** * 量子力学(一维定态薛定谔方程求解) * 统计物理(Ising模型模拟) * 经典力学(多体运动模拟) **典型题型可能包括:** * 理论推导与分析(如推导某数值公式的截断误差) * 算法描述与比较(如比较不同ODE求解器的优缺点) * 手工计算(应用某种数值方法进行少量步长的计算) * 编程实现与分析(小段程序填空、编写关键函数、分析给定程序或结果) * 解释物理模拟结果 **3. 参考教材、课件与习题:** * **课程指定教材:** 这是复习的根本。仔细研读教材中的理论阐述、例题推导和课后习题。期末考试题很可能源于或改编自教材内容。 * **授课课件 (PPT):** 课件通常浓缩了课程精华、重点公式和算法流程,是高效的复习提纲。 * **课后作业与习题集:** 老师布置的作业题是重要的风向标,务必彻底弄懂。教材或配套习题集上的题目也是极好的练习材料。 **4. 寻找类似资源参考 (理解考试风格):** * **其他高校公开资源:** 搜索知名高校(如北大、清华、中科大、北师大、复旦等)物理系《计算物理》课程的**公开教学大纲、课件、习题课题目、模拟试题**。虽然题目不同,但能帮助你了解该课程常见的考点、难度和题型。例如: * 查找“北京大学 计算物理 课件 site:edu.cn” * 查找“中国科学技术大学 计算物理 习题 site:edu.cn” * **计算物理/数值分析经典教材习题:** 如《Numerical Recipes》系列、冯康《数值计算方法》、徐树方《数值线性代数》等书后习题具有很高的参考价值。 * **在线编程练习平台:** 在类似LeetCode、牛客网等平台练习与数值计算、算法实现相关的编程题(虽然不直接对应课程,但提升编程和算法能力)。 **5. 动手实践:** * **编程实现算法:** 使用Python (NumPy/SciPy/Matplotlib)、Matlab、C++等语言,亲自实现课程中学过的主要算法(如方程求根、数值积分、ODE求解、蒙特卡洛积分)。调试程序、分析结果是加深理解和应对编程题的关键。 **计算物理典型例题示例 (理解知识点如何考察):** **1. 数值积分 (考察基础算法应用):** > 使用**复合辛普森法则 (Composite Simpson's Rule)**,取 `n=4` 个子区间,计算积分 $I = \int_{0}^{2} (x^4 + 2x) dx$ 的近似值,并与精确值比较计算绝对误差。 **解答思路:** 1. 精确值: $\int_{0}^{2} (x^4 + 2x) dx = [\frac{1}{5}x^5 + x^2]_{0}^{2} = \frac{32}{5} + 4 = 10.4$ 2. 复合辛普森公式: $I \approx \frac{h}{3} [f(x_0) + 4f(x_1) + 2f(x_2) + 4f(x_3) + ... + 2f(x_{n-2}) + 4f(x_{n-1}) + f(x_n)]$, `n`为偶数子区间数, `h=(b-a)/n`。 3. 本题 `a=0`, `b=2`, `n=4`, `h=0.5`。 节点 $x_0=0, x_1=0.5, x_2=1.0, x_3=1.5, x_4=2.0$。 4. 计算函数值: * $f(0) = 0^4 + 2*0 = 0$ * $f(0.5) = (0.5)^4 + 2*(0.5) = 0.0625 + 1 = 1.0625$ * $f(1.0) = 1^4 + 2*1 = 1 + 2 = 3$ * $f(1.5) = (1.5)^4 + 2*(1.5) = 5.0625 + 3 = 8.0625$ * $f(2.0) = 16 + 4 = 20$ 5. 代入公式: $I \approx \frac{0.5}{3} [f(0) + 4f(0.5) + 2f(1.0) + 4f(1.5) + f(2.0)] = \frac{0.5}{3} [0 + 4*1.0625 + 2*3 + 4*8.0625 + 20]$ $= \frac{0.5}{3} [0 + 4.25 + 6 + 32.25 + 20] = \frac{0.5}{3} * 62.5 = \frac{0.5 * 62.5}{3} = \frac{31.25}{3} \approx 10.4167$ 6. 绝对误差: $|10.4 - 10.4167| \approx 0.0167$ **2. 常微分方程数值解 (考察算法实现与误差理解):** > 对于初值问题 $\frac{dy}{dx} = -y$, $y(0) = 1$: > a) 使用**经典四阶龙格-库塔法 (RK4)** 计算 `h=0.2` 时 `y(0.2)` 的近似值。 > b) 已知精确解为 $y(x) = e^{-x}$, 计算 `y(0.2)` 的精确值和 a) 中近似值的局部截断误差。 **解答思路:** a) RK4 公式: $k_1 = f(x_n, y_n)$ $k_2 = f(x_n + \frac{h}{2}, y_n + \frac{h}{2}k_1)$ $k_3 = f(x_n + \frac{h}{2}, y_n + \frac{h}{2}k_2)$ $k_4 = f(x_n + h, y_n + h k_3)$ $y_{n+1} = y_n + \frac{h}{6}(k_1 + 2k_2 + 2k_3 + k_4)$ 本题 `f(x, y) = -y`, `x0=0`, `y0=1`, `h=0.2`。 $k_1 = f(0, 1) = -1$ $k_2 = f(0+0.1, 1 + 0.1*(-1)) = f(0.1, 0.9) = -0.9$ $k_3 = f(0+0.1, 1 + 0.1*(-0.9)) = f(0.1, 0.91) = -0.91$ $k_4 = f(0+0.2, 1 + 0.2*(-0.91)) = f(0.2, 0.818) = -0.818$ $y_1 = y(0.2) \approx 1 + \frac{0.2}{6}[ -1 + 2*(-0.9) + 2*(-0.91) + (-0.818) ] = 1 + \frac{0.2}{6}[-1 -1.8 -1.82 -0.818]$ $= 1 + \frac{0.2}{6}[-5.438] = 1 - \frac{0.2 * 5.438}{6} = 1 - \frac{1.0876}{6} \approx 1 - 0.1812667 \approx 0.8187333$ b) 精确解 $y(0.2) = e^{-0.2} \approx 0.818730753$ (保留足够多小数位)。 局部截断误差 (在 `x0=0` 这一步引入的误差): $|精确值 - 近似值| \approx |0.818730753 - 0.81873333| \approx 0.00000258$。 RK4方法的局部截断误差为 $O(h^5)$, 当 `h=0.2` 时, $h^5 = 0.00032$, 量级一致。 **3. 蒙特卡洛方法 (考察基本思想与应用):** > 简述如何使用**蒙特卡洛方法**估计圆周率 $\pi$ 的值,并写出伪代码。 **解答思路:** * **原理:** 在边长为2的正方形(范围`[-1, 1] x [-1, 1]`)内随机均匀撒点。统计落在内切单位圆 ($x^2 + y^2 <= 1$) 内的点数 `N_in` 与总点数 `N_total` 之比。圆的面积 $\pi r^2 = \pi$, 正方形面积 $4$。因此 $\frac{\text{N_in}}{\text{N_total}}} \approx \frac{\pi}{4}$, 即 $\pi \approx 4 \times \frac{\text{N_in}}{\text{N_total}}}$。 * **伪代码:** ``` 设置总点数 N_total = 1000000 初始化计数器 N_in = 0 For i 从 1 到 N_total: 生成随机点 (x, y) 在 [-1, 1] 范围内均匀分布 计算 d = x*x + y*y If d <= 1: N_in = N_in + 1 计算 pi_estimate = 4.0 * N_in / N_total 输出 pi_estimate ``` **
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