Абстрагируясь от предметной области:
Даны N > 0, K > 0. Массив чисел размером 2N первоначально содержит нули. Далее, пока в массиве осталось не менее 2 элементов, меньших K, из них выбираются 2 случайных (или, если осталось ровно 2, то не очень случайных), и к обоим прибавляется 1.
Найти ожидаемое количество итераций цикла.
Бонус: восстановить формулировку в терминах исходной предметной области.