用Python语言解决高中的古典概率问题: 有A、B两个袋子,A袋中装有4个白

Python037

用Python语言解决高中的古典概率问题: 有A、B两个袋子,A袋中装有4个白,第1张

这是个数学问题,我可以模拟这种情况,测试的次数越多越接近正确答案。(只是接近,毕竟是模拟这个过程)

#coding:utf-8

import random 

def test(n,T):#n代表各取n个球 T代表测试的次数

    count = 0

    count1 = 0

    while count1 < T:

        a = [0,0,0,0,1,1]# 0代表白球,1代表黑球

        b = [0,0,0,1,1,1,1]

        if int(n) <= len(a):

            list1 = random.sample(a,n)

            for i in list1:

                a.remove(i)

            list2 = random.sample(b,n)

            for i1 in list2:

                b.remove(i1)

                b.append(i)

                a.append(i1)

                print a,b

            count1 += 1

            if a.count(0) == 4:

                count += 1

    print 'p = %d/%d'%(count,T)

1. 欧几里德算法

欧几里德算法又称辗转相除法, 用于计算两个整数a, b的最大公约数。其计算原理依赖于下面的定理:

定理: gcd(a, b) = gcd(b, a mod b)

证明:

a可以表示成a = kb + r, 则r = a mod b

假设d是a, b的一个公约数, 则有 d|a, d|b, 而r = a - kb, 因此d|r。

因此,d是(b, a mod b)的公约数。

加上d是(b,a mod b)的公约数,则d|b, d|r, 但是a = kb + r,因此d也是(a, b)的公约数。

因此,(a, b) 和(a, a mod b)的公约数是一样的,其最大公约数也必然相等,得证。

欧几里德的Python语言描述为:

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def gcd(a, b):

if a <b:

a, b = b, a

while b != 0:

temp = a % b

a = b

b = temp

return a

2. Stein算法

欧几里德算法是计算两个数最大公约数的传统算法,无论是理论,还是从效率上都是很好的。但是他有一个致命的缺陷,这个缺陷只有在很大的素数时才会显现出来。

考虑现在的硬件平台,一般整数最多也就是64位, 对于这样的整数,计算两个数值就的模很简单的。对于字长为32位的平台,计算两个不超过32位的整数的模,只需要一个指令周期,而计算64位以下的整数模,也不过几个周期而已。但是对于更大的素数,这样的计算过程就不得不由用户来设计,为了计算两个超过64位的整数的模,用户也许不得不采用类似于多位除法手算过程中的试商法,这个过程不但复杂,而且消耗了很多CPU时间。对于现代密码算法,要求计算128位以上的素数的情况比比皆是,设计这样的程序迫切希望能够抛弃除法和取模。

Stein算法由J.Stein 1961年提出,这个方法也是计算两个数的最大公约数。和欧几里德算法不同的是,Stein算法只有整数的移位和加减法,这对于程序设计者是一个福音。

为了说明Stein算法的正确性,首先必须注意到以下结论:

gcd(a, a) = a, 也就是一个数和他自己的公约数是其自身。

gcd(ka, kb) = k * gcd(a, b),也就是最大公约数运算和倍乘运算可以交换,特殊的,当k=2时,说明两个偶数的最大公约数比如能被2整除。

Stein算法的python实现如下:

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def gcd_Stein(a, b):

if a <b:

a, b = b, a

if (0 == b):

return a

if a % 2 == 0 and b % 2 == 0:

return 2 * gcd_Stein(a/2, b/2)

if a % 2 == 0:

return gcd_Stein(a / 2, b)

if b % 2 == 0:

return gcd_Stein(a, b / 2)

return gcd_Stein((a + b) / 2, (a - b) / 2)

3. 一般求解实现

核心代码很简单:

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def gcd(a, b):

if b == 0:return a

return gcd(b, a % b)

附上一个用Python实现求最大公约数同时判断是否是素数的一般方法:

程序如下:

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#!/usr/bin/env python

def showMaxFactor(num):

count = num / 2

while count >1:

if num % count == 0:

print 'largest factor of %d is %d' % (num, count)

break#break跳出时会跳出下面的else语句

count -= 1

else:

print num, "is prime"

for eachNum in range(10,21):

showMaxFactor(eachNum)

输出如下:

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11

largest factor of 10 is 5

11 is prime

largest factor of 12 is 6

13 is prime

largest factor of 14 is 7

largest factor of 15 is 5

largest factor of 16 is 8

17 is prime

largest factor of 18 is 9

19 is prime

largest factor of 20 is 10