• 约瑟夫问题(猴子选王)——多种解法


    1.数组

    2.链表

    3.数学方法求最后一个人

    4.数学方法求第k个人

    1.数组

     1 #include <stdio.h>
     2 #include <stdlib.h>
     3 
     4 int main()
     5 {
     6     int next[1000],n,s,i,j,cur=1;
     7     scanf("%d%d",&n,&s);
     8     if (s==1)
     9     {
    10         for (i=1;i<=n;i++)
    11             printf("%d ",i);
    12         return 0;
    13     }
    14     for (i=1;i<n;i++)
    15         next[i]=i+1;
    16     next[n]=1;
    17     for (i=1;i<=n;i++)
    18     {
    19         for (j=1;j<s-1;j++)
    20             cur=next[cur];
    21         printf("%d ",next[cur]);
    22         next[cur]=next[next[cur]];
    23         cur=next[cur];
    24     }
    25     return 0;
    26 }

    2.链表

     1 ·#include <stdio.h>
     2 #include <stdlib.h>
     3 #include <malloc.h>
     4 
     5 int main()
     6 {
     7     struct node
     8     {
     9         int num;
    10         struct node * next;
    11     };
    12     struct node *line,*temp,*cur;
    13     int n,m,i,j;
    14     scanf("%d%d",&n,&m);
    15     if (m==1)
    16     {
    17         for (i=1;i<=n;i++)
    18             printf("%d ",i);
    19         return 0;
    20     }
    21     line=(struct node *) malloc (sizeof(struct node));
    22     //line=new node;
    23     line->num=1;
    24     cur=line;
    25     for (i=2;i<=n;i++)
    26     {
    27         temp=(struct node *) malloc (sizeof(struct node));
    28         //temp=new node;
    29         temp->num=i;
    30         line->next=temp;
    31         line=temp;
    32     }
    33     line->next=cur;
    34     for (i=1;i<=n;i++)
    35     {
    36         for (j=1;j<m-1;j++)
    37             cur=cur->next;
    38         printf("%d ",cur->next->num);
    39         cur->next=cur->next->next;
    40         cur=cur->next;
    41     }
    42     return 0;
    43 }

    3.数学方法求最后一个人

     1 #include <stdio.h>
     2 #include <stdlib.h>
     3 
     4 int main()
     5 {
     6     int n,m,f[1000],i;
     7     scanf("%d%d",&n,&m);
     8     f[1]=0;
     9     for (i=2;i<=n;i++)
    10         f[i]=(f[i-1]+m)%i;
    11     printf("%d
    ",f[n]+1);
    12     return 0;
    13 }

    4.数学方法求第k个人

     1 #include <stdio.h>
     2 #include <stdlib.h>
     3 
     4 int main()
     5 {
     6     //n个人,每m个人除去一个人,求k轮除去的人的编号
     7     //f[n][k]可以分为(第一轮报数)+(n-1个人报k-1轮)
     8     //f[n][k]为第一轮报数的编号的基础上加上n-1个人在第k-1轮除去的人的编号
     9     //f[n][k]=(f[n-1][k-1]+m) % n
    10     //f[n-k+1][1]=m-1
    11     int n,m,k,i,x;
    12     scanf("%d%d%d",&n,&m,&k);
    13     x=(m-1)%(n-k+1);
    14     //编号认为从0~n-1;因为若为1~n,%n有可能出现0的情况,不太好
    15     for (i=n-k+2;i<=n;i++)
    16         x=(x+m)%i;
    17     printf("%d
    ",x+1);
    18     return 0;
    19 }

    附上他人的数学方法证明

    约瑟夫问题的数学方法

    无论是用链表实现还是用数组实现都有一个共同点:要模拟整个游戏过程,不仅程序写起来比较烦,而且时间复杂度高达O(nm),当n,m非常大(例如上百万,上千万)的时候,几乎是没有办法在短时间内出结果的。我们注意到原问题仅仅是要求出最后的胜利者的序号,而不是要读者模拟整个过程。因此如果要追求效率,就要打破常规,实施一点数学策略。

    为了讨论方便,先把问题稍微改变一下,并不影响原意:

    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。

    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):
       k   k+1   k+2   ... n-2, n-1, 0, 1, 2, ... k-2
    并且从k开始报0。

    现在我们把他们的编号做一下转换:
    k      --> 0
    k+1    --> 1
    k+2    --> 2
    ...
    ...
    k-2    --> n-2
    k-1    --> n-1

    变换后就完完全全成为了(n-1)个人报数的子问题,假如我们知道这个子问题的解:例如x是最终的胜利者,那么根据上面这个表把这个x变回去不刚好就是n个人情况的解吗?!!变回去的公式很简单,相信大家都可以推出来:x'=(x+k)%n

    如何知道(n-1)个人报数的问题的解?对,只要知道(n-2)个人的解就行了。(n-2)个人的解呢?当然是先求(n-3)的情况 ---- 这显然就是一个倒推问题!好了,思路出来了,下面写递推公式:

    f[i]表示i个人玩游戏报m退出最后胜利者的编号,最后的结果自然是f[n]

    递推公式
    f[1]=0;
    f[i]=(f[i-1]+m)%i;   (i>1)

    有了这个公式,我们要做的就是从1-n顺序算出f[i]的数值,最后结果是f[n]。因为实际生活中编号总是从1开始,我们输出f[n]+1.

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/cmyg/p/6532938.html
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