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  • 变态杀人狂 (数学)

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    题目描述

    变态杀人狂三师弟想到一个杀人游戏

    游戏规则如下:

    三师弟抓了n个人

    对这n个人进行编号,分别从1到n,排成一个圈,顺时针从1开始数到m,数到m的人被杀,剩下的人继续游戏,活到最后的一个人是胜利者。请输出每次被杀的人的编号

    注意最后一个活着的人不用输出

    输入

    多组测试数据,输入n和m值。1<n,m<200,EOF结束

    输出

    输出每次被杀的人的编号 注意 最后一个人不用输出

    样例输入

    5 3
    

    样例输出

    3
    1
    5
    2
    

    分析:

    关于约瑟夫环问题,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

    解x'    ----> 解为x

    注意<x’就是最终的解>

    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!下面举例说明:

    假设现在是6个人(编号从0到5)报数,报到(2-1)的退出,即<m=2>。那么第一次编号为1的人退出圈子,从他之后的人开始算起,序列变为2,3,4,5,0,即问题变成了这5个人报数的问题,将序号做一下转换:

    2 -->0

    3 -->1

    4 -->2

    5 -->3

    0 -->4

    现在假设x为0,1,2,3,4的解,x'设为那么原问题的解(这里注意,2,3,4,5,0的解就是0,1,2,3,4,5的解,因为1出去了,结果还是一个),根据观察发现,x与x'关系为x'=(x+m)%n,因此只要求出x,就可以求x'。x怎么求出呢?继续推导吧。0,1,2,3,4,,同样是第二个1出列,变为(2,3,4,0),转换下为

    2 -->0

    3 -->1

    4 -->2

    0 -->3

    很简单,同样的道理,公式又出来了,x=(x''+m)%5,这里变成5了。即求n-1个人的问题就是找出n-2的人的解,n-2就是要找出n-3,等等

    因此,就可以回去看上面的推导过程了。

    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:

    代码:

    #include<stdio.h>
    int main()
    {
        int n,m;
        while(~scanf("%d%d",&n,&m)&&n!=0&&m!=0)
        {
            int i=0,j=0,a[205]= {0},t=0;
            while(1)
            {
                j++;
                if(a[j%n]==0)
                    i++;
                if(i==m)
                {
                    i=0;
                    a[j%n]=1;
                    t++;
                    if(j%n==0)
                        printf("%d
    ",n);
                    else
                        printf("%d
    ",j%n);
                }
                if(t==n-1)
                    break;
            }
        }
        return 0;
    }
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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/cmmdc/p/6764356.html
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