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二维的随机行走有关问题,希望有人帮小弟我解释下

2012-02-27 
二维的随机行走问题,希望有人帮我解释下。这是《数据结构与问题求解(C++版)》上的一道练习题:以下在x-y坐标系

二维的随机行走问题,希望有人帮我解释下。
这是《数据结构与问题求解(C++版)》上的一道练习题:
          以下在x-y坐标系统上进行的游戏属于二维的随机行走。从原点(0,0)开始,每次迭代都是由向左,向上,向右或向下一个单位的随机不构成。当行动者返回原点时,行走结束。在二维世界这种情况发生的概率为1,而三维世界的概率小于1。请编写一个进行100次独立随机行走程序,并计算每个方向的步数的平均数。

        我有两个问题:
        (1)在二维世界这种情况发生的概率为1,谁能帮我证明或解释下为什么一定会回到原点。
        (2)我写了程序,但是运行不到100次独立随机行走,大概运行几次后就卡住了,我想问一下原因   (我估计是行走太远了:(     )程序片段如下:

int   a=0,b=0,i=0,j=0,k=0,l=0,num=0;//a,b是坐标;i,j,k,l是每个方向走的次数。
do
{
switch(r.randomInt(0,3))//randomInt是返回指定范围的随机整数
{case   0:
a--;
i++;
break;
case   1:
b++;
j++;
break;
case   2:
a++;
k++;
break;
case   3:
b--;
l++;
break;
}
num++;
}while(!(a==0   &&   b==0));
cout < < "Run   " < <num < < "   times:   " < <i < < "   left;   " < <j < < "   up;   " < <k < < "   right;   " < <l < < "   down. " < <endl;



[解决办法]
可以解释第一个问题,因为每步中上下左右四个方向行进的概率相等,均为1/4,那么也就是说,在行进足够多的步骤后,四个方向行进的次数是相等的,也就是说回到了原点.

[解决办法]
三维世界也可以用楼上的来回答.三维世界中,总可以找到一种情况,返回了原点,但6个方向行进的次数不一样.进行足够多的步骤,6个方向的次数肯定是一样多的,那就不一定能返回原点了.

[解决办法]
http://mathworld.wolfram.com/RandomWalk1-Dimensional.html
http://mathworld.wolfram.com/RandomWalk2-Dimensional.html
http://mathworld.wolfram.com/RandomWalk3-Dimensional.html
[解决办法]
从直观角度看,二维和三维的思考方式一样,我觉得不能得出概率等于1和小于1的结论

有区别的是二维:4个方向,4个象限 三维:6个方向,8个卦限
难道是4=4,6 <8,似乎有一丁点的道理,至少任意维数的结论没错

所以还是要理解概率学上的严格证明,虽然看不太懂
[解决办法]
in a transient system, one only needs to overcome a finite resistance to get to infinity from any point. In a recurrent system, the resistance from any point to infinity is infinite.

我觉得意思跟你的解释差不多有共通之处,但我对(三维世界中,总可以找到一种情况,返回了原点,但6个方向行进的次数不一样.)理解不了,我觉得肯定有,但是从直观上想象不出来。麻烦你再解释下,多谢各位!
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这段英文跟zhang_nec的解释有共同之处吗?
虽然我看得不是很明白,不过就我理解,这段英文的内容是:transient是一个不稳定的系统,每一次系统状态的变化都会导致系统状态离初始状态更远,就像一个喜欢浪迹天涯的浪子,离家越走越远,而相对的,recurrent 是一个稳定的系统,变化总是有向初始状态趋近的趋势,好比一个恋家的人,总在家乡的附近活动。
个人理解是这样的,怎么也看不出来有什么共通之处。。。

"进行足够多的步骤,6个方向的次数肯定是一样多的,那就不一定能返回原点了 "
不能理解;我觉得假如六个方向的次数一样多,肯定回原点了;
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一样不理解,x,y,z三个向量,加加减减后,结果归零了,竟然会不是原点?

呼唤zhang_nec给出进一步的解释~~~~~
[解决办法]
"进行足够多的步骤,6个方向的次数肯定是一样多的,那就不一定能返回原点了 "
不能理解;我觉得假如六个方向的次数一样多,肯定回原点了;
=================================
一样不理解,x,y,z三个向量,加加减减后,结果归零了,竟然会不是原点?

你理解反了,他的意思是说,存在这种情况,走了很多步后回到原点了,但6个方向的次数不同。由此说明如果6个方向次数一样,不一定回到原点。
但我还没想出来怎么走才能6个方向次数不同,却回到原点了。
[解决办法]
你理解反了,他的意思是说,存在这种情况,走了很多步后回到原点了,但6个方向的次数不同。由此说明如果6个方向次数一样,不一定回到原点。
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我就是因为不理解他的意思,才有此问。。。

由此说明如果6个方向次数一样,不一定回到原点。
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6个方向次数一样,简单地说,3个正交的方向,每个方向上的矢量和都为 0,即(0,0,0),怎么会不是原点?
------解决方案--------------------


Markov Chain
[解决办法]
可以看《随机过程》的书

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