从标有1到n的n个小球中有放回地随机抽取,直到所有球都被抽到至少一次,求抽取次数的期望?

问题描述

从标有1到n的n个小球中有放回地随机抽取,直到所有球都被抽到至少一次,求抽取次数的数学期望?

解决思路

可以采用递推的思想解决问题。

  1. 记f(i)表示还有i个没抽到,易知f(n)=0,我们要求的是f(0)
  2. 那么f(i-1)=f(i)+n/i。
    可以这样思考:还有i-1个没抽到相对还有i个没抽到,平均还需要抽多少次呢?只要有一次抽取到了n个球中的这i个之一就可以了。有放回,每次这样抽的概率都是i/n,因此多抽到一个新球所需次数的数学期望是n/i。
  3. 得到f(0)=0+n/n+n/(n-1)+……+n/2+n = n(1+1/2+……+1/n)

参考答案

n(1+1/2+……+1/n)
在O(nlogn)量级。

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