求约瑟夫环问题最后胜利者的一般解法以及数学推导方法

您所在的位置:网站首页 约瑟夫环如何活到最后 求约瑟夫环问题最后胜利者的一般解法以及数学推导方法

求约瑟夫环问题最后胜利者的一般解法以及数学推导方法

2024-06-23 18:28| 来源: 网络整理| 查看: 265

问题描述:

约瑟夫环问题(Josephus)用户输入M,N值,从1至N开始顺序循环数数,每数到M输出该数值,直至全部输出。写出C程序。

解法一:

思路:建立一个有N个元素的循环链表,然后从链表表头遍历并记数,如果计数i==m(i初始为1)删除元素,依次类推,若当前元素等于该元素链接的下一元素时终止循环。

解法二:

用数学归纳法递推。

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),若nm非常大,无法在短时间内计算出结果。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     --> 0k+1   --> 1k+2   --> 2......k-2   --> n-2k-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],程序也是非常简单:

#include int main(){    int n, m, i, s = 0;    printf ("N M = ");    scanf("%d%d", &n, &m);    for (i = 2; i 


【本文地址】


今日新闻


推荐新闻


CopyRight 2018-2019 办公设备维修网 版权所有 豫ICP备15022753号-3