大家好,我是 Senko。 本文将解读概率谜题里的实用派王牌“秘书问题”。
为了录用一名秘书,要一个一个地面试 100 位候选人。可规则很严苛:面试完必须当场决定录不录,一旦拒绝就再也不能回头录用。下一位是不是比迄今为止的都优秀,不见面就不知道。在这个条件下,要把选中“全员之中最好的那一位”的概率做到最大,该怎么办?数学给出的答案带着一个奇妙具体的数字:“前 37 位无条件放过”。
秘书问题是什么
秘书问题(英语 secretary problem),是追问在信息越收集、选项越减少的处境里,何时该停止探索并做决断的谜题。在数学上它是最优停止问题这个领域的招牌题。先把规则整理一下。
- 候选人 n 位。按随机顺序一位一位面试
- 一经面试,就能准确知道他与此前见过的人之间的优劣(名次)
- 取舍当场定。拒绝掉的人再也叫不回来
- 只能录用一位。目标是选中“n 人之中最好的那一位”。第二名以下都算失败
这套规则把两难纯培养了出来。定得早就错过还没见到的人才,等得久又早已把最好的那位拒掉了。可以说,它把谁都在找房、淘二手货乃至相亲时尝过的那份焦虑,搬上了数学的擂台。
答案是“放过 37%,之后一出现历史最佳就立刻录用”
最优策略的形状单纯得惊人。
最初约 37%(n÷e 人。100 人就是 37 人)无论多优秀都不录用,放过去。此后,一旦出现“胜过此前所有人的人”,立刻录用。
前面那 37% 可以说是用来建立标准的试映会。在这里养出行情感,后半就扑向“第一个超过试映会最高分的人”。而漂亮的是,用这个策略选中最好那一位的概率,无论候选人有多少,都是约 37%(准确说是 1÷e,约 36.8%)。放过的比例与成功率同为 37% 这个漂亮的巧合,来自自然对数底 e 的性质。
从 100 人里只挑 1 人,还是不能回头的一次性对决。乱选成功率只有 1% 的这场游戏,能把胜率拉到接近四成,我觉得挺像魔法的。
用 3 个人的例子验证它的最优性
37% 这个数字的功德,用最小的例子验一下。候选人有 3 位时,实质上可取的策略有 3 种。优劣的排列顺序有 6 种,各策略选中最好者的概率如下。
| 策略 | 内容 | 成功概率 |
|---|---|---|
| 立刻定 | 无条件录用第 1 位 | 2/6(约 33%) |
| 放过 1 位 | 第 1 位放过,此后出现历史最佳就录用 | 3/6(50%) |
| 等太久 | 一直等到第 3 位再录用 | 2/6(约 33%) |
仅仅把第 1 位当作标准,成功率就从 33% 跳到 50%。比如来的顺序是第二名→第一名→第三名时,多亏第 1 位的“第二名”成了标准,第 2 位的第一名一出现,就能判断出“这是历史最佳”并拿下。
候选人变多,这个“放过的最优比例”会收敛到 37%。放过太少,标准太松,会扑向平庸之辈;放过太多,又会把最好的那位耗在建标准上。这份平衡点恰好落在 1÷e,正是这道题的数学核心。
为什么自然对数的底 e 会露脸,这里只讲直觉。这个策略成功,大致上是在“最好的人来在放过阶段之后,且在他之前出现的人里最好的那位落在放过阶段之内”的时候。把这个概率写成放过比例的式子,会得到含对数的式子,求使它最大的比例,答案就是 1÷e。放过的比例与那时的成功率齐齐同为 1÷e(约 36.8%),这不是偶然,而是这个式子的形状本身带来的必然。
加德纳的专栏与开普勒的再婚
秘书问题的来历稍有些纠缠。据说 1950 年代它已在数学家之间以“未婚妻问题”之类的名字口耳相传,变成铅字而出名,是在1960 年 2 月马丁·加德纳的招牌专栏《数学游戏》介绍之后。此后 1960 年代给出了严格解,它成了最优停止理论这一领域的起点。究竟谁最先解开它,这段历史本身也有争论,1989 年甚至写出过题为“是谁解开了秘书问题?”的论文。
作为历史的点缀常被讲起的,是天文学家约翰内斯·开普勒的再婚。1611 年丧妻的开普勒,花了两年与 11 位再婚候选人反复面谈,苦恼到最后选了第 5 位女性。他在给友人的信里细细留下了经过,可以说 400 年前他就活在“按顺序考察不能回头的选择”这个秘书问题本身的处境里。顺带一提,11 人的 37% 约是 4 人。理论答案“放过 4 人,之后取历史最佳”与实际被选中的第 5 位,偶然地离得很近。
用在现实生活里的注意事项
秘书问题作为“算法式思维”的代表例,应用的说法已扩展到找房、挑停车位乃至相亲。不过在用之前,得先确认数学的前提与现实的差别。
第一,这个模型的目标极端:“除最好的那一位之外全算失败”。现实中第二名也常常足够幸福,把目标放宽成“进前 10% 就算成功”,该放过的比例会小得多,成功率会大幅上升。仅仅不再完美主义,游戏就一下子变轻松。
第二,现实里既可能回头找被拒的对方,也可能反过来被对方拒。有回头余地时,早定的理由就变弱;有被拒可能时,就必须早点出手。模型一变,最优的放过比例也会变。
近年它常被当作把算法思路用于人生选择的书籍的招牌例子介绍,“找房前一个月不定,只养行情感”这样的用法广为人知。即便如此,我觉得这道谜题给出的本质教训在现实生活里是通用的,那就是:探索有“建立标准”这个明确的职责,而这份职责应当先定好结束的时刻。一直“说不定还有更好的房子”地找下去,从数学上看也是亏本的策略。先定下最初几处不买、用来养行情感,此后一超过标准就定。光是握着这个型,决断的质量就会不同。
人数与目标变化时的 37% 法则
候选人变成 1000 人或 1 万人,成功率会下降吗
不会。这正是这道题不可思议之处,放过 37% 策略的成功率,人数再多也仍是约 36.8%。1000 人要放过 368 人,1 万人要放过 3679 人,可选中最好那一位的概率不变。想想乱选时成功率会一路降到 0.1%、0.01%,策略的价值反倒是人越多越显眼。
“不是最好,但排名靠前也行”的情况呢
已知目标越宽松,最优的放过比例就越小于 37%,成功率则大幅上升。极端点说,若“高于平均就算成功”,那只看几个人就马上定才合理。也就是说,37% 法则是针对“非第一名不可”这个最贪心目标开的药方,药量随目标设定而变——这样理解才准确。
如果面试顺序是按实力排的,是不是就不成立了
不成立。这套理论以候选人按随机顺序出现为前提。若从好的开始依次来,录用第 1 位才最优;若是倒序,就该等到最后。这是应用到现实时要留意的一点,比如房产因为好房源会更早从市场上消失,就说不上是纯粹的随机到达。连前提垮掉时结论会怎么变都一起想,才是与这类数学正确相处的方式。
相关的逻辑谜题与谜题
靠设计概率的重叠方式抬高生还率的“100 名囚犯问题”,以及戳中期望值与现实感觉之落差的“圣彼得堡悖论”。
结语
本文解读了“秘书问题”。
对于不知何时该停的探索,数学给出了“前 37% 用来建标准,此后一到历史最佳就当场定”这个明快的型。当然现实不会照前提走,可“把探索阶段与决断阶段分开”“先定好探索结束的时刻”这副骨架,我觉得是找房、招聘乃至日常购物都能带进去的智慧。
既然一直犹豫本身就是成本,那就需要一套为了终归要定下来而设的纪律。秘书问题,是第一个把这套纪律写成算式的谜题。
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