• 约瑟夫问题方法总结


    n个人围成一个圈,每个人分别标注为1、2、...、n,要求从1号从1开始报数,报到k的人出圈,接着下一个人又从1开始报数,如此循环,直到只剩最后一个人时,该人即为胜利者。例如当n=10,k=4时,依次出列的人分别为4、8、2、7、3、10,9、1、6、5,则5号位置的人为胜利者。给定n个人,请你编程计算出最后胜利者标号数。(要求用单循环链表完成。)

    第一行为人数n; 
    第二行为报数k

    10
    4

    对于约瑟夫问题当前实现方法大概有两种:

    一:模拟:

    链表模拟:

     1 #include<stdio.h>
     2 #include<malloc.h>
     3 typedef struct List
     4 {
     5     int  data;
     6     struct List *next;
     7 }LinkList;
     8 int main()
     9 {
    10     LinkList *L,*r,*s;
    11     L = (LinkList *)malloc(sizeof(LinkList));
    12     r =L;
    13     int n,i;
    14     int k;
    15     scanf("%d%d",&n,&k);
    16     for(i = 1;i<=n;i++)               ///尾插法建立循环链表
    17     {
    18         s = (LinkList *)malloc(sizeof(LinkList));
    19         s->data = i;
    20         r->next = s;
    21         r= s;
    22     }
    23      
    24     r->next =L->next;                  //让最后一个链表的下一个节点指向开头
    25     LinkList *p;
    26     p = L->next;                    
    27      
    28     while(p->next != p)                            //开始模拟(判断条件要注意:因为最后肯定剩下一个人, 所以最后一个数据的next还是他本身)
    29     {
    30         for(i = 1;i<k-1;i++)
    31         {
    32             p = p->next;                         //每k个数死一个人
    33         }
    34         p->next = p->next->next;                   //将该节点从链表上删除。
    35         p = p->next;
    36     }
    37     printf("%d",p->data);
    38     return 0;
    39 }

    数组模拟:

     1 #include<stdio.h>
     2 int main()
     3 {
     4     int n, k;
     5     scanf("%d%d", &n, &k);
     6     int i;
     7     int a[1001];
     8     int dead = 0;                              //表示已经死了多少人
     9     int num = 0;                             //num模拟没有被杀的人的喊数
    10     for (i = 1; i<=n; i++)               //开始时每个人都可以报数,为了能得到最后一个人的编号,我们让初始值为i下标
    11     {
    12         a[i] = i;
    13     }
    14     for (i = 1;; i++)
    15     {
    16         if (i > n)
    17         {
    18             i = i%n;                     //如果大于总人数,我们就从头开始
    19         }
    20 
    21         if (a[i] > 0)                        //如果当前这个人没有死,就报数
    22           num++;
    23         
    24         if (k == num && dead != n-1)          //如果当前这个人报的数等于k 并且没有已经死亡n-1个人
    25         {
    26             num = 0;
    27             a[i] = 0;
    28             dead++;
    29         }
    30         else if(k == num && dead == n-1)  //如果这个人报数等于k,并且已经死了n-1个人,说明当前这个人就是最后的一个活着的了。。
    31         {
    32             printf("%d", a[i]);
    33             break;
    34         }
    35             
    36     }
    37     return 0;
    38 }

    二、公式法(即递推):

    递推过程:


     (1)第一个被删除的数为(m-1)%n;  

    (2)设第二次的开始数字为k,

      做下映射:(即将数字的排列计算还是从0开始)

      k--->0

      k+1--->1 

     k+2--->2

      ---  ---

      k-2--->n-2 

    此时剩下n-1个人 ,假如我们已经知道了n-1个人时,最后胜利者的编号为x,利用映射关系逆推,就可以得出n个人时,胜利者的编号为(x+k)%n(要注意的是这里是按照映射后的序号进行的)

    其中k=m%n。

    代入 

    (x+k)%n<=>(x+(m%n))%n<=>(x%n + (m%n)%n)%n<=> (x%n+m%n)%n  <=> (x+m)%n 

     (3)第二个被删除的数为(m-1)%n-1

     

     (4)假设第三轮的开始数字为o,那这n-2个数构成的约瑟夫环为o,o+1,o+2,...,o-3,o-2。

    映射 

    o--->0 

     o+1--->1  

    o+2--->2

      ---  ---  

    o-2--->n-3  

    这是一个n-2个人的问题。假设最后胜利者为y,那么n-1个人时,胜利者为(y+o)%(n-1),其中o等于m%(n-1)。代入可得(y+m)%(n-1)  

    要得到n-1个人问题的解,只需要得到n-2个人问题的解,倒退下去。只有一个人时,胜利者就是编号0.小面给出递推式:

      f(1)=0;

      f(i)=(f[i-1]+m)%i;(i>1) 

    这个公式的思想:

    现在假设n=10

    0 1 2 3  4 5 6 7 8 9 

    k=3 

    第一个人出列后的序列为:

     0 1 3 4 5 6 7 8 9 

    即:  3 4 5 6 7 8 9 0 1(1式) 

     

    我们把该式转化为: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 (2式) 

     

    则你会发现: ((2式)+3)%10则转化为(1式)了 

     

     也就是说,我们求出9个人中第9次出环的编号,最后进行上面的转换就能得到10个人第10次出环的编号了

     设f(n,k,i)为n个人的环,报数为k,第i个人出环的编号,则f(10,3,10)是我们要的结果

     

     当i=1时,  f(n,k,i) = (n+k-1)%n

     当i!=1时,  f(n,k,i)= ( f(n-1,k,i-1)+k )%n

     1 #include<stdio.h>
     2 int main()
     3 {
     4     int n, m,i,s=0;
     5     scanf("%d%d",&n,&m);
     6     for(i=2;i<=n;i++)
     7         s=(s+m)%i;
     8     printf("%d", s+1);
     9     return 0;
    10 }

    说一下:

     for(i=2;i<=n;i++)
            s=(s+m)%i;

    这个式子:

    首先从2开始,因为1个人的时候报的数字的人为0号,结果已经确定了。不需要从i=0开始,要注意的是序列从0开始编号的,所以最后的输出结果也要加1.

    s表示的是上一轮的结果,m代表是每多少个人出列一次,i代表当前已经出列了多少个人。

    整个式子就是根据上一个的出列数和已经出列的人数来算的。

    如果还不懂就仔细琢磨哦。

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