約瑟夫問題數學解法

2021-05-28 14:37:02 字數 1087 閱讀 9480

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問題描述:n個人(編號0~(n-1)),從0開始報數,報到(m-1)的退出,剩下的人繼續從0開始報數。求勝利者的編號。

我們知道第乙個人(編號一定是m-1%n) 出列之後,剩下的n-1個人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)個人報數的問題的解?對,只要知道(n-2)個人的解就行了。(n-2)個人的解呢?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[i]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[i]=(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[i]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[i],程式也是異常簡單:

#include

int main()

關於約瑟夫問題的數學解法給以解釋:

x'=(x+k)%n

在前面的描述中可以很清楚的推出公式,但是如何求解k?以及為什麼**中是s=(s+m)%i?

可以應用模的定理來解釋(i+j)%k=(i%k+j%k)%k

(s+m)%i=(s%i+m%i)%i=(s+k)%i

是不是與前面的公式一樣了

由於s

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