约瑟夫环问题

问题描述:n个人(编号从1到n),从1开始报数,报到m的退出,剩下的人继续从1开始报数。求胜利者的编号。

 

  • C语言指针版本

 

 1:  #include <stdio.h>
 2:  #include <stdlib.h>
 3:  
 4:  int main()
 5:  {
 6:      int n,m;
 7:      printf("请输入n和m的值:");
 8:      scanf("%d %d",&n,&m);
 9:   
10:      int *number = (int *)malloc(sizeof(int)*n);
11:      int temp;
12:      for(temp=0 ; temp<n ; ++temp)
13:      {
14:          *(number+temp) = 0;    //0代表没没出列,1代表出列
15:      }
16:   
17:      printf("依次出列的号码为:");
18:      int count;
19:      for(count=0,temp=0 ; count<n ; ++count,temp = (temp+1)%n)
20:      {
21:          for(int i=0 ; i<m ;temp = (temp+1)%n)
22:          {
23:              if(*(number+temp) == 1)
24:              {
25:                  continue;
26:              }
27:              if( (i+1)== m )
28:              {
29:                  *(number+temp) = 1;
30:                  break;
31:              }
32:              ++i;
33:          }        
34:          printf("%d\t",temp+1);
35:          if(count == n-1)
36:          {
37:              printf("\n胜利者的编号为:%d\n",temp+1);
38:          }
39:      }
40:   
41:      return 0;
42:  }
43:   

 

  • C++的循环链表版本

(注:CircList.h头文件事先已经写好,是循环链表)

 1:  #include "CircList.h"
 2:  
 3:  template<class T>
 4:  void Josephus(CircList<T> &Js,int n,int m)    //n---总数,m---目标数
 5:  {
 6:      CircLinkNode<T> *p = Js.GetHead()->link,*pre = NULL;
 7:      for (int i = 0;i < n-1;++i)    //执行n-1次
 8:      {
 9:          for (int j = 1;j < m;++j)    //数m个人
10:          {
11:              pre = p;
12:              p = p->link;        
13:              if(p == Js.GetHead())
14:              {
15:                  p = p->link;
16:                  pre = pre->link;
17:              }
18:          }
19:          cout<<"出列的人是:"<<p->data<<endl;
20:          pre->link = p->link;
21:          delete p;
22:          p = pre->link;
23:          if(p == Js.GetHead())
24:          {
25:              p = p->link;
26:              pre = pre->link;
27:          }
28:      }
29:  }
30:   
31:  void main()
32:  {
33:      CircList<int> clist;
34:      int n,m;
35:      cout<<"输入游戏者人数和报数间隔:";
36:      cin>>n>>m;
37:      for(int i = 1;i <= n;++i)
38:          clist.Insert(i-1,i);
39:      Josephus(clist,n,m);
40:  }
41:   

 

  • 约瑟夫问题的数学方法(以下内容为网上转载)

      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。

      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:

      令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

      由于是逐级递推,不需要保存每个f[i],程序也是异常简单:

 1:  #include <stdio.h>
 2:  
 3:  int main() 
 4:  { 
 5:      int n, m, i, s=0; 
 6:      printf ("请输入n和m的值:");
 7:      scanf("%d %d", &n, &m); 
 8:      for (i=2; i<=n; i++) 
 9:          s=(s+m)%i; 
10:      printf ("The winner is %d\n", s+1); 
11:      return 0;
12:  }
posted @ 2009-07-18 17:11  陆止于此 海始于斯  阅读(564)  评论(0编辑  收藏  举报