Skip to content

How Many Circles Will You Create in Your Bowl of Ramen?

There are 100 noodles in your bowl of ramen. You select two of their ends randomly and connect them, then put the resulting -maybe deformed- noodle back in the bowl. You repeat the process until there are no ends left to join. On average, how many circles will you create? For simplicity, provide the answer approximated to the closest integer.

Sponsors

We sourced this problem from quantguide.io, the quant interview preparation platform, and the sponsor of this video. Stay tuned to learn how to get a free QuantGuide premium trial.

Understanding

Let us lay all the noodles on the table and look at our different options for joining their ends. If we select two edges of distinct noodles, they can be the left end of one and the right of the other. We put the resulting longer noodle back. We are back to square one, now with two fewer vertices and one less edge. The same happens if the initial endings we selected are on the same side.
The last possible situation arises when we select the two limits of the same segment, join them, and create a circle. We effectively remove from the game this noodle alongside two edges.
With this image in mind, we need to convince ourselves that it is impossible to have a dangling edge. At each step, we remove precisely two edges, thus preserving the parity of the number of endings available. Initially, there are 200 such endings, so we cannot have only one in the aftermath of all joins.

Solution

So now, with the conviction that the end bowl contains only circles, let’s denote by f(n) the expected number of closed circuits that result from a bowl of n noodles.
Let’s write some examples for values of n, starting with 1.

    • When we only have one noodle, the only possibility is that we have one circle, so f(1) is equal to 1.
    • In the case of two noodles, what is our first move? We select the first end and consider it fixed. Only one other end exists for the noodle bordered by our initial choice, making it one out of three options. We have a one in three chance of obtaining a circle and a noodle. From this point, it is exactly as when we had a bowl with only one noodle. The consequence is that the expected value on this branch is f(1) – from the one noodle scenario – plus one – the supplementary circle created. The remaining available choices are edges from other noodles. They add up to two in three chances, one long noodle alongside zero loops. The expectation is, as such, f(1). Utilize the linearity of the expectation, and we arrive at the equality f(2) = ⅓ + f(1).
    • One more example is a bowl with three noodles. Fix the first noodle end we choose. In the manner of the previous example, one out of the remaining five will generate a circle after the first join, alongside the other two noodles. The resulting expectation is, then, 1 + f(2). For the other branch, which carries a probability of ⅘, we obtain a bowl with two noodles with an expected value of circles of f(2). The weighted sum of the two branches implies that f(3) equals ⅕ + f(2).

We should fast forward to the hundred noodle scenario since we better grasp the problem now. With one fixed noodle end, the first move results in one circle and f(99) expected circles if we choose the pair of the first end. It happens with a probability of \frac{1}{199}. In the other 198 out of 199 cases, we have essentially 99 noodles, hence a total of f(99) expected circles.
Recursively replace the function values f for 99, 98, and so on until the value 2. This results in the sum of the reciprocals of all odd numbers between 1 and 200. We now have to round this value to the nearest whole number.

For a detailed explanation of how to perform this approximation, check out the YouTube video!

Conclusion

The closest integer for our computed value is 3, with the caveat that we only approximated this rounding. We can also check this with a calculator, eliminating any doubts. But pay attention! This only verifies that that sum is indeed estimated correctly. We now simulate noodle bowls to review the formula that brought us here. Some other questions that can arise range from facile to demanding. For example, what is the probability that we only have one circle? Or, what is the expected length, in noodles, of the vastest circle? With this in mind, the following code answers the last question and confirms our results up until now.


import random
random.seed(42)

def initialize_noodles(count):
    bowl = {"circles": {},
        "segments": {i: 1 for i in range(1, count + 1)}}
    return bowl

def select_noodles(bowl):
    noodle_ends = list(bowl["segments"].keys()) * 2
    selected_ends = random.sample(noodle_ends, 2)
    return selected_ends

def connect_noodles(bowl, ends):
     if ends[0] == ends[1]:
         bowl["circles"][ends[0]] = bowl["segments"][ends[0]]
         del bowl["segments"][ends[0]]
     else:
     bowl["segments"][f"{ends[0]}_{ends[1]}"] = ( bowl["segments"][ends[0]] + d["segments"][ends[1]])
     del bowl["segments"][ends[0]], d["segments"][ends[1]]
     return bowl

def sim_game(count):
    bowl = initialize_noodles(count)
    for i in range(count):
        ends = select_noodles(bowl)
        bowl = connect_noodles(bowl, ends)
    return (len(bowl["circles"].keys()), max(bowl["circles"].values()))

np.mean([sim_game(100) for x in range(10**7)], axis=0)

If you are preparing for a job in the quant space, check out quantguide.io, which is kindly sponsoring this video. Being the leading platform for preparing quantitative finance interviews, they offer a space to solve hundreds of real interview problems split by topic and difficulty. They also offer a premium subscription which includes detailed solutions and access to hints that help you move forward with your answer, much like real-life interviews. You can get a free trial of premium features by following the link in the description or using our promo code ATYPICALQUANT.

11 thoughts on “How Many Circles Will You Create in Your Bowl of Ramen?”

  1. Hello. I will increase your sales through mass mailings. I guarantee anonymity and quality. Moderate prices and high returns. I am aimed at long-term cooperation. I work with different countries. Very great experience.

    I deal with the following types of mailings: e-mail mailings, mailings via instant messengers and social networks (for example, WhatsApp), mailings via Skype, mailings via SMS messages and automated telephone calls.

    Mailings are carried out through my databases, the customer’s databases, and if necessary, I collect contacts of target recipients from scratch for the customer’s specific business.

    Write to my email: ertml888@gmail.com

  2. Здравствуйте. Готов помочь увеличить посещаемость и доходность вашего сайта, а также решить все имеющиеся на сайте проблемы. Причем рост посещаемости будет идти за счет притока целевых посетителей из поисковых систем, что для вас максимально выгодно и перспективно.

    Немного информации о себе. Я специалист в области создания, доработки и продвижения сайтов. Также имею знания и опыт в ряде смежных областей. Опыт работы составляет больше 19 лет. Работу всегда выполняю качественно.

    Основные направления моей деятельности:

    1. Внутренняя оптимизация. Все необходимые работы по сайту с целью достижения наилучших позиций в поисковых системах, улучшение конверсионных качеств и юзабилити, решение всех встреченных ошибок, при необходимости внедрение нового или улучшение старого функционала.

    2. Продвижение в поисковых системах. Работа с улучшением позиций по значимым для вас поисковым запросам, что способно дать большой приток целевой аудитории на сайт.

    3. Создание сайтов различных типов. Могу создать лендинг, интернет-магазин, сайт компании, информационный сайт, блог и т. д.

    4. Работа с отзывами в интернете. Создание и продвижение хороших отзывов, а также удаление плохих.

    5. Настройка рекламных кампаний в различных сервисах контекстной рекламы (Яндекс Директ и т. д.).

    6. Создание, доработка и продвижение групп и каналов в социальных сетях. Сюда входит: youtube, телеграм, вконтакте и другие.

    Также могу помочь вам и в ряде иных вопросов. Пишите на почту: mikhail.r.seo@gmail.com

  3. Здравствуйте. Готов помочь увеличить посещаемость и доходность вашего сайта, а также решить все имеющиеся на сайте проблемы. Причем рост посещаемости будет идти за счет притока целевых посетителей из поисковых систем, что для вас максимально выгодно и перспективно.

    Немного информации о себе. Я являюсь специалистом в области создания, доработки и продвижения сайтов. Также имею знания и опыт в ряде смежных областей. Опыт работы составляет больше 19 лет. Работу всегда выполняю качественно.

    Основные направления моей деятельности:

    1. Внутренняя оптимизация. Все необходимые работы по сайту с целью достижения наилучших позиций в поисковых системах, улучшение конверсионных качеств и юзабилити, решение всех встреченных ошибок, при необходимости внедрение нового или улучшение старого функционала.

    2. Продвижение в поисковых системах. Работа с улучшением позиций по значимым для вас поисковым запросам, что способно дать большой приток целевой аудитории на сайт.

    3. Создание сайтов различных типов. Могу создать лендинг, интернет-магазин, сайт компании, информационный сайт, блог и т. д.

    4. Работа с отзывами в интернете. Создание и продвижение хороших отзывов, а также удаление плохих.

    5. Настройка рекламных кампаний в различных сервисах контекстной рекламы (Яндекс Директ, ВК и т. д.).

    6. Создание, доработка и продвижение групп и каналов в социальных сетях. Сюда входит: youtube, телеграм, вконтакте и другие.

    7. Различного рода рассылки, которые обычно дают хороший единоразовый приток продаж (можно периодически повторять).

    Также могу помочь вам и в ряде иных вопросов. Пишите на почту: mikhailrs.seo@gmail.com

  4. Здравствуйте. Я готов помочь увеличить посещаемость и доходность вашего сайта, а также решить все имеющиеся на сайте проблемы. Причем рост посещаемости будет идти за счет притока целевых посетителей из поисковых систем, что для вас максимально выгодно и перспективно.

    Немного информации о себе. Я являюсь специалистом в области создания, доработки и продвижения сайтов. Также имею знания и опыт в ряде смежных областей. Работаю в этих сферах с 2004 года. Стараюсь объяснять сложные вопросы простыми словами. Работу выполняю качественно. Готов заключить договор.

    Основные направления моей деятельности:

    1. Внутренняя оптимизация. Все необходимые работы по сайту с целью достижения наилучших позиций в поисковых системах, улучшение конверсионных качеств и юзабилити, решение всех встреченных ошибок, при необходимости внедрение нового или улучшение старого функционала.

    2. Продвижение в поисковых системах. Работа с улучшением позиций по значимым для вас поисковым запросам, что способно дать большой приток целевой аудитории на сайт.

    3. Создание сайтов различных типов. Могу создать лендинг, интернет-магазин, сайт компании, информационный сайт, блог и иные разновидности сайтов.

    4. Настройка рекламных кампаний в различных сервисах контекстной рекламы.

    5. Работа с отзывами в интернете. Создание и продвижение хороших отзывов, а также скрытие и удаление плохих.

    6. Создание, доработка и продвижение групп и каналов в социальных сетях. Сюда входит: youtube, телеграм, вконтакте и другие.

    7. Различного рода рассылки, которые обычно дают хороший единоразовый приток продаж (рассылки можно периодически повторять).

    Также могу помочь вам и в ряде иных вопросов. Пишите на почту: prodvigeniemr@gmail.com

  5. Здравствуйте. Увеличу посещаемость и доходность вашего сайта, решу все имеющиеся на сайте проблемы. При этом рост посещаемости будет идти за счет притока целевых посетителей из поисковых систем, что для вас максимально выгодно и перспективно. Умеренные цены. Гарантия. При необходимости готов работать по договору.

    Краткая информация обо мне. Специалист в области создания, доработки и продвижения сайтов. Имею знания и опыт в некоторых смежных областях. Начинал работу в 2004 году. Максимально хорошо разбираюсь в продвижении сайтов в поисковых системах.

    Некоторые иные направления моей деятельности: настройка рекламных кампаний, работа с отзывами (удаляю плохие, создаю и продвигаю хорошие), работа с группами в соц. сетях и ютубом.

    Пишите на мою основную почту: sozdaniesaytow@gmail.com

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *