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《數學心》第472章 無限的“是”與“否”
  在香農獨特的視角裡,這個問題並不至關重要。在俺的想象中,當香農看到滿屋子小朋友們嘰嘰喳喳地玩這個遊戲的時候,他笑了笑,說:你們慢慢玩吧。然後他點起一支煙,凝視著窗外的遠方。在落霞與孤鶩齊飛的秋色裡,他看到了這個遊戲的另一種設計。

  既然用 L(X)的均值定義所需要問題的個數依賴於把這“二十個問題”遊戲玩很多次,那麽考慮一下這個遊戲的一個變種,就是把這很多次遊戲攢起來一起玩:俺拿出一張很長很長的紙條,然後隨機想 n 個相互獨立的神秘數字,X1, X2,…, Xn (每個數字的分布都是同一個定義在 S={1, 2,…, M}上的概率分布函數,P(x))。俺把這些數字一個一個地寫到紙條上。這裡 n 很大很大,所以紙條很長很長。然後你再來問俺“是不是”台或一百台電腦來。你問俺的問題要是計算太複雜,俺也可以去搬電腦來算。總之,咱們不用管計算有多複雜,俺倆都有無限的計算能力。在這個攢著玩的“二十個問題”遊戲中,怎樣的問問題策略才最優呢?最優的策略所需要的平均問題數目又是多少呢?

  暫且先不討論這個問題的答案,咱們先審視一下這個新的遊戲設計的應用意義吧。

  想象一下,俺寫在紙條上的序列其實是俺剛寫好的長篇小說(俺寫下的每一個數其實對應於新華字典裡的一個字),又或者俺寫在紙條上的序列其實對應於俺長期夜觀星象的結果,記錄了不為人知的宇宙奧秘(俺寫的每個數字都是對觀測到的宇宙狀態的描述)。在你問俺問題的時候,俺的回答將是一個長長的由Yes/No 組成的序列。如果把 Yes 記作 1,No 記作 0,俺的回答其實就是一個0/1組成的序列。

  一個可以取 0/1 兩個值的變量,或者一個可以儲存 0/1 兩種不同狀態的存儲單元,就是人們常說的比特(bit)。所以俺的回答其實就是一個比特序列。你希望用最少的問題就等同於要求這個比特序列最短,或者說要求用最少的比特數表示俺紙條上的內容。這個問題其實就是通信中的數據壓縮問題!
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