約瑟夫問題的求解!

2021-04-27 02:13:12 字數 1282 閱讀 6101

已知有n

只猴子(以編號1,2,3,..., n

分別表示)圍坐一圈。從第一只猴子開始,按順序從1開始報數,數到 m 的那只猴子出列;接著再從從1 開始報數,報數到 m的那只猴子又出列;依此規律重複下,直到只剩乙隻猴子為止。輸入n和m,輸出最後剩下的猴子?

此問題,即報數問題,也是約瑟夫問題!

很多人一開始想到是用鍊錶或陣列來實現,而這都涉及到模擬整個遊戲過程,要將鍊錶或陣列變成環形的!

方法一思路:我們可以假設猴子就位的狀態用1表示,把猴子離開的狀態用0表示。那麼我們就可以用乙個a[m]的陣列來存放m個猴子是否就位的狀態。我們可以一邊報數一邊遍歷該陣列,每遇到第k個1時,就把當前位置的1變為0,表示當前位置的猴子已經出局了。一直迴圈遍歷到我們的狀態陣列只有乙個1的時候,這個存放1的陣列下標再加上1(因為陣列下標是由0開始的,所以要加1)即為選出的大王的編號。

當n,m非常大(例如上百萬,上千萬)的時候,幾乎是沒有辦法在短時間內出結果的。我們注意到原問題僅僅是要求出最後的勝利者的序號,而不是要讀者模擬整個過程。因此如果要追求效率,就要打破常規,實施一點數學策略。

方法二:採用遞迴思想:我們知道第乙個猴子(編號一定是m%n-1) 出列之後,剩下的n-1個猴子組成了乙個新的約瑟夫環(以編號為k=m%n的人開始):

k  k+1  k+2  ... n-2, n-1, 0, 1, 2, ... k-2

並且從k開始報0。

現在我們把他們的編號做一下轉換:

k     --> 0

k+1   --> 1

k+2   --> 2

......

k-2   --> n-2

k-1   --> n-1

變換後就完完全全成為了(n-1)個人報數的子問題,假如我們知道這個子問題的解:例如x是最終的勝利者,那麼根據上面這個表把這個x變回去不剛好就是n個人情況的解嗎?!!變回去的公式很簡單,相信大家都可以推出來:x'=(x+k)%n

如何知道(n-1)個猴子報數的問題的解?對,只要知道(n-2)個猴子的解就行了。(n-2)個猴子的解呢?當然是先求(n-3)的情況 ---- 這顯然就是乙個倒推問題!好了,思路出來了,下面寫遞推公式:

令f表示i個人玩遊戲報m退出最後勝利者的編號,最後的結果自然是f[n]

遞推公式

f[1]=0;

f=(f[i-1]+m)%i;  (i>1)

有了這個公式,我們要做的就是從1-n順序算出f的數值,最後結果是f[n]。因為實際生活中編號總是從1開始,我們輸出f[n]+1

由於是逐級遞推,不需要儲存每個f,程式也是異常簡單:

約瑟夫問題求解

終於又到了大名鼎鼎的約瑟夫問題了。約瑟夫問題也算是近代比較知名的乙個演算法問題了,有著成熟的演算法,其中有著強行模擬,還存在著一些神奇的數學方法,哈哈。今天我又來了強行模擬。啊,啊,啊。瞎。下面是問題的描述 題目描述 description 乙個旅行社要從n名旅客中選出一名幸運旅客,為他提供免費環球...

約瑟夫環問題求解

約瑟夫問題如下 n個人圍成圈,依次編號為1,2,n,現在從1號開始依次報數,當報到m時,報m的人退出,下乙個人重新從1報起,迴圈下去,問最後剩下那個人的編號是多少?input amount 佇列人數 m 數到m時退出乙個人 output 最後乙個退出的人的下標 思路 用布林陣列做 我們可以把這amo...

約瑟夫問題求解 C

設有n 個人站成一圈,每個人持有乙個密碼 正整數 現從第t 個人開始,按順時針方向 1,2,3,4,迴圈報數,數到m1 第t 個人所持密碼 的人出列,然後從出列者的下乙個人重新開始報數,數到m2 剛出列者所持密碼 的人又出列,如此重複進行,直到n 個人都出列為止。問題是 對於任意給定的n 個人的原始...