约瑟夫环问题

先看下资料，数学公式来的

资料转自：http://jackiesteed.blog.163.com/blog/static/165506750201051552930758/

约瑟夫环问题是一道经典的数据结构题目
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。
一般我们采用一个循环队列来模拟约瑟夫环的求解过程，但是如果n比较大的时候，采用模拟的方式求解，需要大量的时间来模拟退出的过程，而且由于需要占用大量的内存空间来模拟队列中的n个人，并不是一个很好的解法。
在大部分情况下，我们仅仅需要知道最后那个人的编号，而不是要来模拟一个这样的过程，在这种情况下，可以考虑是否存在着一种数学公式能够直接求出最后那个人的编号。

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）:
我们先看第一个人出列后的情况，显而易见，第一个出列的人的编号一定是m%n-1,这个人出列后，剩下的n-1个人组成了一个新的约瑟夫环，这个约瑟夫环的第一个人在最开始的环中的编号是k=m%n（就是第一个出列的人的下一个）
k  k+1  k+2  ... n-2, n-1, 0, 1, 2, ... k-2并且从k开始报0。
事实上，可以把这个环又映射成为一个新的环：
k  --- 0
k+1 --- 1
k+2 --- 2
...  ....
k-2 -- n-1
可以看出，这就是原问题中把n替换成n-1的情况，假设我们已经求出来在这种情况下最后胜利的那个人的编号是x，那个倒推回去的那个人的编号就正好是我们要求的答案，显而易见，这个编号应该是(x+k)%n
那么如何知道n-1个人下面的这个x呢，yes，就是n-2个人情况下得到的x'倒推回去，那么如何知道n-2情况下的x'呢，当然是求n-3个人，这就是一个递归的过程
f(1) = 0（f(1)就是现在还剩下1个人，那么无论m为几，这个人总会出列，因此f(1)=0)
f(n) = (f(n-1)+m)%n
那么我们要求f(n)，就从f(1)倒推回去即可
int f(int n, int m)
{
   int r = 0;
   for(int i = 2; i <= n; i++)
       r = (r + m) % i;
   return r + 1; //这是因为日常生活中编号总是从1开始
}

pku3715 And Then There Was One

基本的约瑟夫环问题，可以直接用数组模拟，也可以用数学方法做，当然，时间差很大

数学方法
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
    int n,k,m;
    while(scanf("%d %d %d",&n,&k,&m),n||k||m)
    {
        int i,d,s=0;
        for(i=2;i<=n;i++) s=(s+k)%i;
        k=k%n;if(k==0) k=n;
        d=(s+1)+(m-k);
        if(d>=1 &&d<=n) printf("%d\n",d);
        else if(d<1) printf("%d\n",d+n);
        else if(d>n) printf("%d\n",d%n);
    }
    return 0;
}
------------------------------------------------------------------------------
数组模拟
#include<iostream>
using namespace std;
int a[10001];
int main()
{
    int n,k,m;
    while(scanf("%d %d %d",&n,&k,&m),n||m||k)
    {
        int i,cur;
        for(i=0;i<m-1;i++) a[i]=i;
        for(;i<n;i++)a[i]=i+1;
        cur=m-1;
        while(--n){
            cur=(cur+k-1)%n;
            for(i=cur+1;i<n;i++)
                a[i-1]=a[i];
        }
        printf("%d\n",a[0]+1);
    }
    return 0;
}

hdu 1443 Joseph

可以先打表，在求m值的时候，可以枚举每一种可能

#include<stdio.h>
int f[15];
bool jos(int ,int );
int main()
{
 int i,j,k,m,n;
 for(i=1;i<14;i++)
  for(j=i;;j++)
   if(jos(i,j))
   {
    f[i]=j;
    break;
   }
 while(scanf("%d",&n),n)
  printf("%d\n",f[n]);
 return 0;
}
bool jos(int n,int m)//n代表每一边的人数,m代表所报的数
{
 int start=0,end=n-1,killed;
 int i,j;
 bool flag=true;
 for(i=2*n;i>n;i--)//从头进行模拟
 {
  killed=(m-1)%i;//i代表剩余的人数，killed表示出列的相对编号
  if((killed<=end)&&(killed>=start))
  {
   flag=false;
   break;
  }
  //重新修改符号条件的范围
  start=((start-m)%i+i)%i;//按照那个编号变化公式重新进行赋值
  end=((end-m)%i+i)%i;//加上i，再%i的目的是保证它非零
 }
 return flag;
}