秘書問題

在機率及賽局理論上,秘书问题(Secretary problem),类似的名称有37%法則麥穗理論相亲问题止步问题见好就收问题苏丹的嫁妆问题挑剔的求婚者问题等,屬於。内容是这样的:要聘请一名秘书,有 n 个应聘者。每次面试一人,面试后就要立即决定是否聘他,如果当下决定不聘他,他便不会回来。面试后总能清楚了解应聘者的合适程度,并能和之前的每个人做比较。问什么样的策略,才使最佳人选被选中的概率最大。

求解最优策略
这个问题的最优解是一个停止规则。在这个规则里,面试官会拒绝前 r - 1 个应聘者(令他们中的最佳人选为 应聘者 M),然后选出第一个比 M 好的应聘者。可见最优策略包含于这个系列的策略中。(如果M在所有n个应聘者中也是最好的一个,那么这个策略将选不出任何人选)对于任意的截断值 r,最佳人选被选中的概率是:

:
\begin{align}
P(r)
&= \sum_{i=1}^{n}
P\left(\text{applicant } i \text{ is selected} | \text{applicant } i \text{ is the best}\right) \times
P\left(\text{applicant } i \text{ is the best}\right)
\\
&= \left( \sum_{i=1}^{r-1} 0 \times \frac{1}{n} \right)

  • \left( \sum_{i=r}^{n} P\left( \left.

\begin{array}{l}
\text{the best of the first } i-1 \text{ applicants}
\\
\text{is in the first } r-1 \text{ applicants}
\end{array} \right| \text{applicant } i \text{ is the best}
\right) \times \frac{1}{n} \right)
\\
&= \sum_{i=r}^{n} \frac{r-1}{i-1} \times \frac{1}{n}
\quad=\quad \frac{r-1}{n} \sum_{i=r}^{n} \frac{1}{i-1}.
\end{align}

求和符号内概率的计算是基于:如果应聘者 i 是(所有应聘者中的)最佳人选,他被选中当且仅当前 i - 1 个应聘者中的最佳人选处在前 r - 1 个被拒绝的应聘者中。令 n 趋近无穷大,把 x 表示为 r/n 的极限,令 ti/ndt1/n,总和可以近似为如下积分:

:
P(x)=x \int_{x}^{1}\frac{1}{t}\,dt = -x \ln(x).

令 P(x) 对 x 的导数为 0,解出 x,我们得到最优的 x 等于 1/e。从而,当 n 增大时,最优截断值趋近于 n/e 最佳人选被选中的概率为 1/e

对于较小的 n 值, 最优的 r 也可以通过动态规划方法得到。下表给出了一些最优的 r 值:

此問題的变种

  • 選擇者可選多於一人
  • 求職者的數目未知
  • 求職者之間的關係可影響選擇
  • 被拒絕的求職者有一定機率能被叫回來
  • 選擇者滿足於次好的人

參考
譯自本頁英文版

  • T. S. Ferguson. "Who solved the secretary problem?" Statistical science, volume 4, pp.282-296. 1988.

*數學傳播第二卷第三期 : 海外學人相親記 [http://episte.math.ntu.edu.tw/articles/mm/mm_02_3_12/index.html]
本版未標示充足內容請見英文版

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