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HERBERS
Excel-Forum (Archiv)
20+ Jahre Excel-Kompetenz: Von Anwendern, für Anwender
Inhaltsverzeichnis

Permutationen mit Zufallszahl und fester Summe

Permutationen mit Zufallszahl und fester Summe
26.05.2014 10:19:25
Schmitt
Guten Morgen zusammen,
ich versuche das Problem, an dem ich nun schon einige Tage kaue zu schildern :
Auf eine Schulklasse mit 30 Schülern ist ein Gesamtbudget an Taschengeld von
€ 300 zu verteilen.
Welche verschiedenen Permutationen der Verteilung bestehen und wie oft kommen
diese vor ? Dabei sind die Namen der Schüler unerheblich.
Wichtig ist nur, dass jeder mindestens einen € erhalten.
Damit wäre eine denkbare Permutation: 29 Kinder erhalten 1€ und Bill Gates Sohn
die restlichen 271 € (alle Kinder erhalten Taschengeld und die 300 € sind vergeben)
Weitere denkbare Permutation : Jedes der 30 Kinder erhält 10 €
Ich habe schon versucht, das Problem mit Zufallszahl zu lösen, erhalte in meinen
Szenarien aber auch immer negative Zahlen.
Daher meine Frage :
Wie ist es möglich, alle denkbaren Kombinationen der Taschengeldverteilung auf 30 Schüler bei einem Budget von € 300 aufzulisten (idealerweise noch mit der Wahrscheinlichkeit des Eintretens - für den ersten der beiden oben genannten Fälle
gibt es ja n Möglichkeiten, wobei der zweite nur einmal vorkommt)
Herzliche Grüße und vielen Dank für die Unterstützung
https://www.herber.de/bbs/user/90836.xlsx

6
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Betreff
Datum
Anwender
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was willst Du denn wirklich ermitteln ...
26.05.2014 19:18:08
der
Hallo,
... Du schreibst: "Auf eine Schulklasse mit 30 Schülern ist ein Gesamtbudget an Taschengeld von
€ 300 zu verteilen"
Dafür gibt es für mich nur exakt eine Lösung, nämlich die, jeden 10 € zu geben.
Dich interessiert aber möglicherweise die Anzahl der möglichen Kombinationen?
Da wäre dann eine Mathematiker wie z.B. WF gefragt. Du müsstest aber mE zumindest noch ein paar Eckdaten festlegen.
- geht es immer nur um Ganzzahlen oder auch um Dezimalzahlen?
- geht es auch darum den Betrag zu verteilen, egal wer von den 30 den jeweiligen Betrag bekommt oder muss auch eine Personenzuweisung eingerechnet werden?
Wie auch immer mit ZUFALLSZAHL() ist das eher nicht zu ermitteln. Da wäre - aus den Bauch heraus eingeschätzt - wohl auch ein SuperPC überfordert, bis damit die Anzahl der Kombinationen ermittelt wird (allerdings ist es exceltechnisch kein Problem, eine Verteilung ohne Negativwerte zu ermitteln).
Zur Ermittlung der Kombinationsanzahl sieh z.B. mal hier:
http://www.excelformeln.de/formeln.html?welcher=154
Gruß Werner
.. , - ...

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AW: Permutationen mit Zufallszahl und fester Summe
26.05.2014 20:15:35
Christian
Hallo Richard,
da sind wir aber bei Variationen, nicht bei Permutationen - aber egal:
Das ganze lässt sich meines Erachtens auch so darstellen:
- jeder bekommt mindestens 1 €, somit musst du "nur" noch 270 € auf 30 Leute verteilen.
- du hast eine Trommel mit 270 Kugeln (beschriftet mit 1 € bis 270 €), nimmst eine raus, gibst sie dem ersten und legst sie wieder zurück, usw. bis in der Summe 270 € verteilt sind.
Ohne die Begrenzung der Gesamtsumme ergeben sich daraus 27030 = 1072 Variationen. Sebst mit 'nem schnellen Algorithmus in VBA brauchst du da wahrscheinlich etwas Geduld - so ca. 1060 Jahre - und das Universum ist erst ca. 14 Milliarden Jahre alt.
Das Ganze lässt sich sicher stark beschleunigen, wenn man die Gesamtsumme berücksichtigt und die Berechnung der jeweiligen Permutation abbricht, sobald die Summe erreicht ist.
Stellt sich die Frage: Für was brauchst du die Auflistung von allen Variationen?
Gruß
Christian

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AW: Permutationen mit Zufallszahl und fester Summe
27.05.2014 08:06:41
Schmitt
Guten Morgen zusammen,
zunächst herzlichen Dank für die Mühen.
Da habe ich wohl Mist geschrieben.
Wenn 300€ auf 30 Schüler verteilt werden (jeweils in ganzen €uro, also nur Ganzzahlen)
dann ist die Version 29 erhalten einen €uro und der letzte eben den Rest von 271€ ein
Variante. Kein Schüler darf dabei leer ausgehen. Habe daher einige Varianten in der Datei
angehangen.
https://www.herber.de/bbs/user/90860.xlsx
Wie erkennbar, werden immer alle bedient und die Summe landet bei 300€.
Daher zunächst die erste Frage :
Wieviele Möglichkeiten gibt es, die 300€ mit den o.g. Voraussetzungen zu verteilen ?
Acht davon habe ich in der Datei zumindest mal händisch vorbereitet.
Dabei ist bei jedem der acht Fälle zunächst unerheblich, wieviele Kombinationsmöglichkeiten es innerhalb der Schulklasse gibt. Wichhtig (am Beispiel Spalte J) ist nur : Ein Schüler (egal wer) erhält €241, einer 18€, einer 10, einer 5€, und 26 erhalten 1€ - macht zusammen 300 € auf 30 Schüler)
Die Anzahl aller möglichen Kombinationen eines Falles innerhalb der Schulklasse (also ob Helga, Klaus oder Dieter die €241 erhalten, stelle ich mal zurück)

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AW: Permutationen mit Zufallszahl und fester Summe
27.05.2014 13:52:33
Schmitt
Sorry - ich vergaß, das Thema als offen zu markieren

nachgefragt ...
27.05.2014 17:54:26
der
Hallo Richard,
... hattest Du Dich schon mit der Seite beschäftigt auf die ich Dir einen Link gesetzt hatte?
Gruß Werner
.. , - ...

Kombinationen mit Zurücklegen und fixe Gesamtsumme
27.05.2014 22:53:41
Christian
hallo Richard,
dann sind wir jetzt also bei "Kombinationen mit Zurücklegen"
bei n=271 und k=30 ergeben sich "(n+k-1)! / (k! * (n-1)!)" = ca. 1041 Kombinationen.
Mit der Zusatzbedingung "Summe = 300" sind das sicher sehr viel weniger, aber ich schätze mal, das wird immer noch im Bereich von Millionen, eher Milliarden liegen... ich habe eben mal ein altes Script für Kombinationen angestartet, und kam nach den ersten 10Mio Kombinationen schon auf 20.000 Lösungen mit Summe = 300.
Das Script bis zum Ende durchlaufen zu lassen, macht keinen Sinn, denn das würde 1020 Jahre dauern.
Für die genaue Berechnung der Anzahl von Kombinationen mit dieser Nebenbedingung bist du bei 'nem Mathe-Forum sicher besser aufgehoben.
Aber:
Bei deinem Level "VBA gut" sollte es doch kein Problem sein, einen entsprechenden Algorithmus zu entwickeln.
mein Ansatz wäre:
- starte mit 29x1, 1x271.
- setze die 29. Stelle jeweils um eins hoch und berechne die letzte (die dreißigste) Stelle aus dem Rest zu 300. Das machst du solange, bis die 30ste gleich der 29sten ist.
Das 136-ste Ergebnis mit Summe 300 lautet dann also: 28x1, 2x136.
- als Nächstes setzt du die 28. Stelle jeweils um eins hoch, verfährst nach gleich Prinzip und endest nach weiteren 6075 Kombiationen mit Summe 300 schließlich bei 27x1, 3x91.
- usw.
- der Spaß ist beendet, wenn die erste Stelle den Wert 10 hat, denn dann hast du 30x10.
Das Ganze sollte mit 50 bis max. 100 Zeilen Code zu erschlagen sein.
Viel Erfolg
Grüße
Christian
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