• 约瑟夫问题


    问题陈述:

           据说著名的犹太历史学家Josephus有过以下的故事:在罗马人占领乔塔帕特后,39个犹太人与Josephus及他的朋友躲到一个山洞里,39个犹太人决定宁愿死也不要被敌人抓到,于是决定了一个自杀方式,41个人围成一个圆圈,由第1个人开始报数,每报数到第三人该人就必须自杀,然后再由下一个重新报数,直到所有人都自杀身亡为止。

           然而Josephus和他的朋友并不想遵从,Josephus要他的朋友先假装遵从,他将朋友与自己安排在第16个和第31个位置,于是逃过了这场死亡游戏。


    问题解法:

           约瑟夫问题可用代数分析来求解,此处将这个问题扩大,假设现在您有m个朋友不幸参与了这个游戏,您要如何保护您与您的朋友?其实只要画两个圆圈就可以让自己与朋友免于死亡游戏,这两个圆圈内圈是排列顺序,而外圈是自杀顺序,如下图所示:

           使用程式来求解的话,只要将阵列当做环装来处理就可以了,在阵列中由计数1开始,每找到三个无资料区就填入一个计数,直到计数达41为止,然后将阵列由索引1开始出,就可以得知每个位置的自杀顺序,这就是约瑟夫排列,41个人而报数3的约瑟夫排列如下所示:

    14 36 1  38 15 2  24 30 3  16 34 4  25 17 5  40 31 6  18 26 7  37 19 8  35 27 9  20 32 10 41 21 11 28 39 12 22 33 13 29 23   由上可知,最后一个自杀的是在第31个位置,而倒数第二个自杀的要排在第16个位置。

    代码详解:

     1 /*
     2 N:表示总人数
     3 M:报M死亡
     4 m:表示自己和朋友总人数
     5 0:标志活着
     6 a[N]死亡顺序 下标从0开始
     7 p[m]朋友及自己位置编号
     8 pos = (pos+1)%N 环状处理
     9 输出最后m个死亡位置编号
    10 */
    11 #include <stdio.h>
    12 #include <stdlib.h>
    13 #define N 41
    14 #define M 3
    15 #define m 2
    16 
    17 
    18 int main(void) {
    19     int num = 0, pos = -1, i = 1, count = 0, k = N;
    20     int a[N] = {0}, p[m];
    21 
    22     while(i<N+1) {
    23         pos = (pos+1)%N;
    24         if(a[pos] == 0) {
    25             num ++;
    26         }
    27         if(num == M) {
    28             num = 0;
    29             a[pos] = i++;
    30         }
    31     }
    32 
    33     i = 0;
    34     pos = -1;
    35     while(count<m) {
    36         pos = (pos+1)%N;
    37         if(a[pos] == k) {
    38             p[i++] = pos+1;
    39             count++;
    40             k--;
    41         }
    42     }
    43 
    44     for(i=0; i<m; i++) {
    45         printf("%-3d",p[i]);
    46     }
    47     return 0;
    48 }

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