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  • hdu 2925 约瑟夫环问题

    约瑟夫环经典问题,题意不解释

    用循环链表过于费时,以下为代码:

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <string.h>
    
    typedef struct node
    {
    	int data;
    	struct node *next;
    }LinkList;
    
    int main()
    {
    	int i,j,k,t,m,n;
    	while(scanf("%d%d",&n,&m)!=EOF&&n||m)
    	{
    		LinkList *head,*back,*front,*temp;
    		head=back=front=NULL;
    		for(i=1;i<n+1;i++)
    		{
    			temp=(LinkList *)malloc(sizeof(LinkList));
    			temp->data=i;
    			if(i==1)
    			{
    				head=temp;
    				temp->next=head;
    				back=temp;
    			}
    			else
    			{
    				back->next=temp;
    				temp->next=head;
    				back=temp;
    			}
    		}
    		temp=head;
    		int  total=n;
    		front=head;
    		while(total!=1)
    		{
    			for(i=1;i<m;i++)
    			{
    				temp=temp->next;
    			}
    			while(front->next!=temp)
    			{
    				front=front->next;
    			}
    			front->next=temp->next;
    			free(temp);
    			total--;
    			temp=front->next;
    		}
    		printf("%d %d %d
    ",n,m,front->data);
    	}
    }
    

      这就要求找简便算法,他们都说是这样的:

    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。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     --> 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:

    然后代码就是这样的:

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    int main()
    {
    	int i,j,k,t,n,m,s;
    	while(scanf("%d%d",&n,&m)!=EOF&&n||m)
    	{
    		s=0;
    		for(i=2;i<=n;i++)
    		{
    			s=(s+m)%i;
    		}
    		printf("%d %d %d
    ",n,m,s+1);
    	}
    }
    

      其实自己并不太懂!

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