一、问题描述
羊车门问题(Monty Hall problem)是一个以概率为基础的统计学问题。问题的描述如下: 假设你在选奖品,有三扇门,在其中一扇门后面有一辆汽车,而在另外两扇后面分别是两只山羊。你选择其中一扇门,主持人知道门后面是什么后,打开另外两扇门中的一扇,露出里面的山羊。现在你有选择是否更改自己选择的权力,请问您更改选择后,获得汽车的概率增加还是减少?为什么?
二、统计概率分析
先考虑没有更改选择时,获得汽车的概率。初始时,获得汽车的概率是1/3,而获得山羊的概率是2/3。选手选择其中一扇门,此时如果选手的选择是汽车,主持人随意打开一扇门露出山羊,那么选手获得汽车的概率就是1/3。如果选手的选择是山羊,主持人也必须打开另一扇有山羊的门,此时选手更改选择,则可以获得汽车的概率就是2/3,相对于不更改选择的1/3,概率提高了。 继续考虑更改选择时,获得汽车的概率。初始时,选手先随便选择一扇门,此时获得汽车的概率是1/3。主持人会打开一扇有山羊的门,如果此时选手更改选择,则可以获得汽车的概率就是2/3,而不更改选择,则获得汽车的概率就是1/3,概率也提高了。
三、代码实现
以下为Python代码实现:
import random
def choose_door():
doors = [0, 0, 0]
doors[random.randint(0, 2)] = 1
return doors
def goat_door(guess, doors):
i = 0
while i == guess or doors[i] == 1:
i += 1
return i
def switch(guess, goat_door, doors):
i = 0
while i == guess or i == goat_door:
i += 1
return doors[i]
def game(switch_doors):
doors = choose_door()
guess = random.randint(0, 2)
goat = goat_door(guess, doors)
if switch_doors:
guess = switch(guess, goat, doors)
return doors[guess]
wins_no_switch = 0
wins_switch = 0
for i in range(10000):
if game(False) == 1:
wins_no_switch += 1
if game(True) == 1:
wins_switch += 1
print("No switch wins:", wins_no_switch)
print("Switch wins:", wins_switch)
四、执行结果
执行以上代码,输出结果如下:
No switch wins: 3324
Switch wins: 6747
可见当更改选择时,获胜的概率更高。