武器升级概率问题!?

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玻璃杯   2018-9-24 01:12   60128   10
神器强化

现在有一把神器,初始为1级,可免费领取(即价值为0),可花费金币对其升级,每次10000金币,最多升到5级。

升级的成功率如下:



说明:1级武器强化时,有20%概率升到2级,10%概率升到3级,5%概率升到4级,65%概率不变。

3级武器强化时,10%概率跌到1级,20%概率跌到2级,20%概率升到4级,10%概率升到5级

问题:

(1)5级神器价值多少金币?

(2)2、3、4级神器价值多少金币呢?
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2#
D.Han  4级常客 | 2018-9-24 01:12:16

是一个典型的马尔可夫链,其一步转移概率矩阵为:

其中第i行第j列的元素代表升级1次后,原来i状态的武器升级为j状态的概率,例如

  • 第1行第5列元素为0,代表1级武器升级1次后,成为5级武器的概率为0;
  • 第2行第2列元素为0.4,代表2级武器升级1次后,还是2级武器的概率为40%;
  • 第5行第5列元素为1,代表5级武器c升级1次后,还是5级武器的概率为100%;
  • 诸如此类。

根据Chapman-Kolmogorov方程,该马尔可夫链的n步转移概率矩阵为:

其中第i行第j列的元素代表升级n次后,原来i状态的武器升级为j状态的概率,例如2步转移概率矩阵为:


  • 第1行第5列元素为0.03,代表1级武器升级2次后,成为5级武器的概率为3%;

以此类推,得到1级武器

  • 升级1次后,成为5级武器的概率为0%;
  • 升级2次后,成为5级武器的概率为3%;
  • 升级3次后,成为5级武器的概率为7.63%;
  • 升级4次后,成为5级武器的概率为12.99%;

......


  • 升级1次后,第一次成为5级武器的概率为0%;
  • 升级2次后,第一次成为5级武器的概率为3-0=3%;
  • 升级3次后,第一次成为5级武器的概率为7.63-3=4.63%;
  • 升级4次后,第一次成为5级武器的概率为12.99-7.63=5.36%;

......


所以求第一次成为5级武器所需升级次数的期望为(计算量较大,需要借助计算机):


对应的每次升级花费10000金币,那么所需金币数量的期望为160465.11枚。


PS:我想复杂了,最高票 艾庆兴 的方法更好。

武器升级概率问题!? - 知乎


该方法用一步转移概率矩阵表示如下,设武器价值行向量为:

分别代表1~5级武器的价值。


那么有:

可转换为如下线性方程:



解线性方程得到:

  • x1=0
  • x2=18023.3
  • x3=35232.6
  • x4=57441.9
  • x5=160465
3#
艾庆兴  2级吧友 | 2018-9-24 01:12:17

算完以后发现,这游戏太良心了,成功率简直不能更高。

假设每个级别的武器的价值分别是x1,x2,x3,x4,x5.显然,武器1的价值x1是0(免费)。

然后呢,根据转移矩阵,我们可以得到这样四个式子:

x1*0.65+x2*0.2+x3*0.1+x4*0.05+x5*0.0=10000+x1

x1*0.25+x2*0.4+x3*0.2+x4*0.1+x5*0.05=10000+x2

x1*0.1+x2*0.2+x3*0.4+x4*0.2+x5*0.1=10000+x3

x1*0.0+x2*0.1+x3*0.3+x4*0.4+x5*0.2=10000+x4

比如,第四行,第四把武器强化一次,投入x4+10000,产出的期望是x1*0.0+x2*0.1+x3*0.3+x4*0.4+x5*0.2

那么,给x2,x3,x4,x5随机值,然后用上面的式子迭代若干次,或者直接高斯消元解4元1次方程组,都可以求出x2,x3,x4,x5的值是:

x5 160465

x4 57441.9

x3 35232.6

x2 18023.3

也就是说,一把等级2的武器价值18000,等级3,4,5的武器价值分别是35232,57441,160465。


对了,请告诉我这是什么游戏,太良心了,我决定入坑

4#
rsa  2级吧友 | 2018-9-24 01:12:18

一种做法是,写一个程序多次随机模拟,得到升至2,3,4,5级的金币的平均值,将这个平均值近似作为答案。这个算法在现实应用中被广泛使用(本人以前也是研究游戏的,很多不好算的东西都是随机模拟),缺点是精度不高。

另一种做法是解方程。比如要求升到5级的期望金币,那么记 f_i 为当前为 i 级,升到5级所需的期望金币,其中 f_5=0 。以 f_4 为例:

f_4=10000+0.1f_1+0.2f_2+0.4f_3+0.2f_4+0.1f_5

解方程组即可。这样可以很快求出精确答案。

5#
朱海汇  3级会员 | 2018-9-24 01:12:19

点赞数最高的两位已经给出一个解决思路了,以下我给出一个通过条件概率计算的思路。

N_i :第一次强化到 level i 的所使用的次数 eg. 若 1-4-2-3, N_3 = 3, N_1 = 0

start: 以 start 作为起始等级

我们要求解的就是 E[N_i|start = 1]i = 2,3,4,5 , 并各自乘以10000元/次的费用, 就可以得到 level i 武器的期望价格.


显然, E[N_i|start = i] = 0

因为以等级 i 作为起始点不需要任何强化


由性质: E[X] = E[E[X|Y]] ,

E[N_i|start = s] = E[E[N_i|N_j,start=s]] (1)

因为:

E[N_i|N_j,start=s]= (N_j|start=s ) + P(j,i) +

∑ P(j,k) (E[N_k|start=s] + E[N_i|start = k] )

(k ≠ i) (2)

其中右边式子第一项表示条件给定的 N_j 次强化; 第二项表示以P(j,i)的概率仅一次从 等级j 转移到等级i; 最后的求和项中考虑了所有其它强化结果k,每一项表示以P(j,k)概率,先发生 N_k|start=s次强化,再以马尔科夫链性质重置起始等级为k,要加上 E[N_i|start = k] 次期望的强化。

注意:

E[N_i|start = k] 是常量, 而 N_i|start = k 是随机变量.


将 (2)式 代入 (1)式:

E[N_i|start = s] =E[N_j|start=s] + P(j,i) +

∑ P(j,k) (E[N_k|start=s] + E[N_i|start = k]+E[N_i|start = k] ) (k ≠ i)


用 X(i, s) 代替 E[N_i|start = s] :

X(i,s) = X(j,s) + P(j,i) + ∑ P(j,k) * { X(k,s) + X(i,k) } (k ≠ i)

i,j,s=1,2,3,4,5 (3)

求解出这个方程组中X(i,1) 的值,也就解决了最开始的问题。


欢迎指正。

6#
明亮的糖  4级常客 | 2018-9-24 01:12:20

算完之后发现还是直接用期望价值算比较简单,但我一开始想到的就是这个先求期望次数再次数乘花费的笨办法,就给大家看看傻瓜是怎么算的吧

这里首先认为玩家投入=价值

假设从i强化到5的期望次数是ti,那么有

t1=0.65t1+0.2t2+0.1t3+0.05t4+1

t2=0.25t1+0.4t2+0.2t3+0.1t4+1

t3=0.1t1+0.2t2+0.4t3+0.2t4+1

t4=0.1t2+0.3t3+0.4t4+1


解方程组,得到t1=16.0465,t2=14.2442,t3=12.5233,t4=10.3023

那么强5武器价值=t1×10000=160465

强4武器价值=(t1-t4)×10000=57442

强3武器价值=(t1-t3)×10000=35233

强2武器价值=(t1-t2)×10000=18023


再随便延伸一下,此处可以投放防爆道具和祝福道具,且VIP6以上才能使用。道具可交易,在游戏内可每日每角色少量产出,产出途径需严控工作室,比如需要在某强对抗PVP玩法中拿到相当的击杀或助攻等等……

7#
呵呵  7级小牛 | 2018-9-24 01:12:21

当年玩传奇征途练武器的时候,我也在思考成功率的问题,直到后面学了金融风险管理计算违约率,我才算把其中的原理搞清楚,计算这个要用到转移矩阵,而且最好是用计算机去算,超过两步的计算那会非常复杂。

以下为转移矩阵的介绍:

转移概率矩阵(又叫跃迁矩阵,英文名:transition matrix)是俄国数学家马尔科夫提出的,他在20世纪初发现:一个系统的某些因素在转移中,第n次结果只受第n-1的结果影响,即只与当前所处状态有关,而与过去状态无关。 在马尔科夫分析中,引入状态转移这个概念。所谓状态是指客观事物可能出现或存在的状态;状态转移是指客观事物由一种状态转移到另一种状态的概率。

简要来说,就是列表示现在(now)的状态,行表示下一次(next)的状态,例如题主给出的这个表格:

我们先看纵向:

1级武器升级后还是1级的概率是65%;

2级武器升级后降到1级的概率是25%;

3级武器升级后降到1级的概率是10%;

4级武器升级后降到1级的概率是0%;


然后再看横向:

1级武器升级后还是1级的概率是65%;

1级武器升级后升到2级的概率是20%;

1级武器升级后升到3级的概率是10%;

1级武器升级后升到4级的概率是5%;

1级武器升级后升到5级的概率是0%;



这道题是计算武器升级成功的概率和期望,武器分为1、2、3、4、5级,5级是最高级,一把武器能够从1级升级到5级是小概率事件。

就像我们计算公司的违约率,公司的债券按信用等级可以分为A级、B级、C级、D级、E级(姑且有E级),公司从A级降到E级也是小概率事件。

那么,我们需要分别计算期望,然后再计算总期望,我仅演示其中一种路径:

我们假设武器升级四次才能成功,中间几个“-”,就代表升级几次:1-2-3-4-5:

20%*20%*20%*20%=0.000032;

累计花费:

10000*4=40000金币;

路径图:


此外还有以下路径等:

1-1-1-1-5:

1-1-1-2-5;

1-1-1-3-5;

1-1-1-4-5

也就是首尾不变,首是1,尾是5,中间三个数字,每个数字有四种变化(1,2,3,4),那么一共就是64种路径。


我们假设升级五次才能成功,中间几个“-”,就代表升级几次,比如:1-1-2-3-4-5;

首尾不变,中间四个数字,每个数字有四种变化(1,2,3,4),那么一共就是256种路径。


我们假设升级三次才能成功,比如:1-2-3-5;

首尾不变,中间两个数字,每个数字有四种变化(1,2,3,4),那么一共就是16种路径。


我们假设升级两次才能成功,比如:1-2-5;

首尾不变,中间一个数字,有四种变化(1,2,3,4),那么一共就是4种路径。


当然,还有可能升级到n次才成功,我们要把以上数据做期望,然而,我通过人脑已经无法计算了,需要用到计算机。

答案写到这里,实在是深感无力了,

8#
樱井由依  2级吧友 | 2018-9-24 01:12:22
期望价值法的思路是对的,但是在这里显然有一些毛病@艾庆兴


因为这里有个失败率的问题(降级),也就是说价值期望的计算有正有负,前面的回答只计算了正向的,因此对于价值的估量有些偏高。那么这里思路出现了障碍,不妨换一种思路。

假设试验无穷多次,计算提高1单位级别的平均成本。并且假定出现任何一个想要的结果(先定为5)后立刻更换新的原材料,即不考虑想要的结果继续参与运算。

对级别1
一次试验产生级别提高期望为



对级别2
一次试验产生级别提高期望为




对级别3
一次试验产生级别提高期望为



对级别4
一次试验产生级别提高期望为


由于是无穷多次试验,每个级别出现的次数的比例将趋于稳定(详见概率的定义)
因此p1:p2:p3:p4=1:0.9:1:0.75

所以每一次试验级别提高的期望是(Σpi*ui)/4=0.14875。(i=1、2、3、4)

提升4个级别到5,平均需要26.8908次试验,也就是268908个金币。(大概你冲270k金币,如果氪不出来就可以卸游戏了qwq)

顺便一提,如果只需要提升到4,则每一次试验期望高达0.27333,提升3个级别平均需要10.9757次试验,需要110k。

如果只需要提升到3,则每一次试验期望0.41,2个级别,4.8780次试验,约合50k。


如果只需要提升到2,则每一次试验期望0.55,1个级别,1.8182次试验,约合20k。

二更:
后来想想,高级的价值应该要包含低级的价值更加合理,因为一方面高级的装备一般要比低级有巨大的提升,另一方面高级的装备很有可能是从某一个低级的强化上来的,打个比方,5从4强化上来,4本身就没有了! 因此5的价值也要包含4的价值(qwq不知道我这样强行解释一波有没有用。)
9#
CrystalPot  3级会员 | 2018-9-24 01:12:23
和上年网易游戏雷火盘古校招的一道笔试题很像啊
10#
匿名用户   | 2018-9-24 01:12:24
提示: 作者被禁止或删除 内容自动屏蔽
11#
罗俊杰  3级会员 | 2018-9-24 01:12:25
先说一下结论:
在题主所给的数据下,用MATLAB模拟消费金币升级过程1000 0000次,平均升到5级需要160 500金币。升到2、3、4级分别平均需要50002金币,76446金币,105240金币。程序不方便附上。
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