• 【剑指offer】约瑟夫环问题


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    题目描写叙述:

    每年六一儿童节,JOBDU都会准备一些小礼物去看望孤儿院的小朋友,今年亦是如此。HF作为JOBDU的资深元老,自然也准备了一些小游戏。

    当中,有个游戏是这种:首先,让小朋友们围成一个大圈。然后,他随机指定一个数m,让编号为1的小朋友開始报数。每次喊到m的那个小朋友要出列唱首歌,然后能够在礼品箱中随意的挑选礼物,而且不再回到圈中,从他的下一个小朋友開始,继续1...m报数....这样下去....直到剩下最后一个小朋友,能够不用表演,而且拿到JOBDU名贵的名侦探柯南典藏版(名额有限哦!!^_^)

    请你试着想下,哪个小朋友会得到这份礼品呢?

    输入:

    输入有多组数据。

    每组数据一行,包括2个整数n(0<=n<=1,000,000),m(1<=m<=1,000,000),n,m分别表示小朋友的人数(编号1....n-1,n)HF指定的那个数m(如上文所述)。假设n=0,则结束输入。

    输出:

    相应每组数据,输出最后拿到大奖的小朋友编号。

    例子输入:
    1 10
    8 5
    6 6
    0
    例子输出:
    1
    3
    4
        约瑟夫环问题,最简单直观的方法就是用数组或者链表模拟整个游戏的过程,我先是用数组模拟实现了下。

        数组模拟实现的代码例如以下:

    #include<stdio.h>
    
    typedef struct Node
    {
    	int next;	//下一个元素的编号
    	int num;	//编号,从1開始
    }Node;
    
    Node arr[1000000];
    
    int FindLastRemaining(int n,int m)
    {
    	if(n<1 || m<1)
    		return 0;
    
    	int start = 1;
    	int current = start;
    	int pre = current;
    	while(start != arr[start].next)
    	{
    		//找到待删元素和它的前一个元素
    		int i;
    		for(i=0;i<m-1;i++)
    		{
    			pre = current;
    			current = arr[current].next;
    		}
    		
    		//删除元素,又一次建立连接
    		arr[pre].next = arr[current].next;
    		start = arr[pre].next;
    		current = start;
    	}
    	return arr[start].num;
    }
    
    int main()
    {
    	int n;
    	while(scanf("%d",&n) != EOF && n != 0)
    	{
    		int m;
    		scanf("%d",&m);
    
    		//将数据连成环
    		int i;
    		for(i=1;i<=n;i++)
    		{
    			arr[i].num = i;
    			if(i == n)
    				arr[i].next = 1;
    			else
    				arr[i].next = i+1;
    		}
    
    		printf("%d
    ",FindLastRemaining(n,m));
    	}
    	return 0;
    }
    
        自己測试了几组数据。都对了,可是在九度OJ上測试。五个測试用例。仅仅通过两个,第二个測试用例WA,后面两个超时了。


        超时就不说了,模拟实现的方法,时间复杂度为O(m*n)。数据非常大时时间消耗就上来了。可是第二个測试用例报了WA。左看右看还是不知道哪里出了问题。不想继续纠结下去了。看到这篇博文的有心者。有发现问题所在的话,提示下。

        无奈这个思路的代码木有AC,即使结果正确。也会超时。仅仅能硬着头皮去研究下书上O(n)的做法。顺着书上面的思路,推了半个多小时,总算勉强搞定了。这种思路假设事先没个结论在胸中的话,面试现场基本是不可能推导出来的,除非曾经就知道并推导过这个数学公式。

        关于思路,不说太多了,能够看剑指offer,上面写的还是蛮具体的。最好自己动手推推,这里重点说几点我的理解

        1、个人感觉对推到时,最好不要用%来合并两个分段函数,最好p(x)依照x的范围分段,这样比較easy理解,这样p(x)有两段函数,求得的逆函数相同是分段函数。

        2、k=(m-1)%n永远指的从0開始删除的第m个元素,也就是编号为m-1的元素,由于每次都会对元素的编号做映射。使每次从新開始报数的元素的编号都映射为从0開始。

        3、书中通过找规律得到p(x)=(x-k-1)%n,这个感觉不严谨。由于x-k-有可能出现负的情况,应该写为p(x)=(n+x-k-1)%n,但终于求的的递推公式是一样的,由于这里不会出现超过2倍的情况。

        另外。九度上的题目要求的编号是从1開始的,这简单,直接将结果的编号加1就可以。

        AC代码:

    #include<stdio.h>
    
    int LastRemaining(int n,int m)
    {
    	if(n<1 || m<1)
    		return 0;
    
    	int last = 0;
    	int i;
    	for(i=2;i<=n;i++)
    		last = (last + m)%i;
    	return last;
    }
    
    int main()
    {
    	int n;
    	while(scanf("%d",&n) != EOF && n != 0)
    	{
    		int m;
    		scanf("%d",&m);
    		printf("%d
    ",LastRemaining(n,m)+1);
    	}
    	return 0;
    }
    
    /**************************************************************
        Problem: 1356
        User: mmc_maodun
        Language: C
        Result: Accepted
        Time:290 ms
        Memory:912 kb
    ****************************************************************/

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