圆环报数程序, 抛砖引玉
n个人围成一圈, 从第一个人从1开始报数。到m时, 第m个退出,m+1从1开始报。
- C/C++ code
#include "stdafx.h"#include <stdio.h>#include <stdlib.h>typedef struct NODE{ int iValue; NODE* prev; NODE* next; NODE() { iValue = 0; prev = NULL; next = NULL; }} *PNODE;PNODE initList(int n ){ PNODE p = new NODE; p->iValue = 1; PNODE ret = p; for(int i = 1; i< n; i++) { PNODE temp = new NODE; temp->iValue = i + 1; p->next = temp; temp->prev = p; p = temp; } p->next = ret; ret->prev = p; return ret;}void fun(PNODE p , int m){ if(p == NULL) return; if(p->next == p) { printf("%d\n", p->iValue); delete p; return ; } int t = m - 1; while(t--) { p = p->next; } p->prev->next = p->next; p->next->prev = p->prev; printf("%d\n", p->iValue); PNODE temp = p->next; delete p; fun(temp, m);}void main(){ int n = 15; PNODE p = initList(15); fun(p, 4);}[解决办法]
约瑟夫环问题是一道经典的数据结构题目
问题描述:n个人(编号0~(n-1)),从0开始报数,报到(m-1)的退出,剩下的人继续从0开始报数。求胜利者的编号。
一般我们采用一个循环队列来模拟约瑟夫环的求解过程,但是如果n比较大的时候,采用模拟的方式求解,需要大量的时间来模拟退出的过程,而且由于需要占用大量的内存空间来模拟队列中的n个人,并不是一个很好的解法。
在大部分情况下,我们仅仅需要知道最后那个人的编号,而不是要来模拟一个这样的过程,在这种情况下,可以考虑是否存在着一种数学公式能够直接求出最后那个人的编号。
我们知道第一个人(编号一定是m%n-1) 出列之后,剩下的n-1个人组成了一个新的约瑟夫环(以编号为k=m%n的人开始):
我们先看第一个人出列后的情况,显而易见,第一个出列的人的编号一定是m%n-1,这个人出列后,剩下的n-1个人组成了一个新的约瑟夫环,这个约瑟夫环的第一个人在最开始的环中的编号是k=m%n(就是第一个出列的人的下一个)
k k+1 k+2 ... n-2, n-1, 0, 1, 2, ... k-2并且从k开始报0。
事实上,可以把这个环又映射成为一个新的环:
k --- 0
k+1 --- 1
k+2 --- 2
... ....
k-2 -- n-1
可以看出,这就是原问题中把n替换成n-1的情况,假设我们已经求出来在这种情况下最后胜利的那个人的编号是x,那个倒推回去的那个人的编号就正好是我们要求的答案,显而易见,这个编号应该是(x+k)%n
那么如何知道n-1个人下面的这个x呢,yes,就是n-2个人情况下得到的x'倒推回去,那么如何知道n-2情况下的x'呢,当然是求n-3个人,这就是一个递归的过程
f(1) = 0(f(1)就是现在还剩下1个人,那么无论m为几,这个人总会出列,因此f(1)=0)
f(n) = (f(n-1)+m)%n
那么我们要求f(n),就从f(1)倒推回去即可
int f(int n, int m)
{
int r = 0;
for(int i = 2; i <= n; i++)
r = (r + m) % i;
return r + 1; //这是因为日常生活中编号总是从1开始
}
这种方法比模拟的方法快多了,我们在碰到问题的时候,可以想一想是否有数学公式来求解
[解决办法]
- C# code
//n可以达到 100亿,k不超过1000的版本,结果从0开始数的。int64 solve(int64 n, int64 k){ if (n == 1 || k == 1) return n - 1; if (n <= k) { int ans = 0; for (int i = 2; i <= n; ++i) ans = (ans + k) % i; return ans; } int64 leave = n / k; int64 tans = solve(n - leave, k); int64 tail = n - leave * k; if (tans < tail) return leave * k + tans; tans -= tail; int64 id = tans / (k - 1); int64 off = tans % (k - 1); return id * k + off;}