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  • 约瑟夫斯环问题

    n个人围成一个圈,每个人分别标注为1、2、...、n,要求从1号从1开始报数,报到k的人出圈,接着下一个人又从1开始报数,如此循环,直到只剩最后一个人时,该人即为胜利者。例如当n=10,k=4时,依次出列的人分别为4、8、2、7、3、10,9、1、6、5,则5号位置的人为胜利者。给定n个人,请你编程计算出最后胜利者标号数。

    第一行为人数n;
    第二行为报数k;

    转载:

    对于约瑟夫斯环问题,我这边有两种思路一种是模拟该事件,比如定义一个数组,大小为n+1,初始化为0;之后将每个人对应的下标赋值进入数组中,之后用dead保存已经死亡人数,用num保存没有被杀是的喊声数,代码如下:

    #include<stdio.h>
    int main()
    {
        int n, k;
        scanf("%d%d", &n, &k);
        int i;
        int a[1001];
        int dead = 0;                              //表示已经死了多少人
        int num = 0;                            //num模拟没有被杀的人的喊数
        for (i = 1; i<=n; i++)               //开始时每个人都可以报数,为了能得到最后一个人的编号,我们让初始值为i下标
        {
            a[i] = i;
        }
        for (i = 1;; i++)
        {
            if (i > n)
            {
                i = i%n;                     //如果大于总人数,我们就从头开始
            }
            if (a[i] > 0)                        //如果当前这个人没有死,就报数
              num++;
            if (k == num && dead != n-1)          //如果当前这个人报的数等于k 并且没有已经死亡n-1个人
            {
                num = 0;
                a[i] = 0;
                dead++;
            }
            else if(k == num && dead == n-1)  //如果这个人报数等于k,并且已经死了n-1个人,说明当前这个人就是最后的一个活着的了。。
            {
                printf("%d", a[i]);
                break;
            }
        }
        return 0;
    }

    第二种方式就是递推公式;

    递推过程:

    (1)第一个被删除的数为(m-1)%n; 

    (2)设第二次的开始数字为k,

      做下映射:(即将数字的排列计算还是从0开始)

      k--->0

      k+1--->1

    k+2--->2

      ---  ---

      k-2--->n-2

    此时剩下n-1个人 ,假如我们已经知道了n-1个人时,最后胜利者的编号为x,利用映射关系逆推,就可以得出n个人时,胜利者的编号为(x+k)%n(要注意的是这里是按照映射后的序号进行的)

    其中k=m%n。

    代入

    (x+k)%n<=>(x+(m%n))%n<=>(x%n + (m%n)%n)%n<=> (x%n+m%n)%n  <=> (x+m)%n

    (3)第二个被删除的数为(m-1)%n-1

    (4)假设第三轮的开始数字为o,那这n-2个数构成的约瑟夫环为o,o+1,o+2,...,o-3,o-2。

    映射

    o--->0

    o+1--->1 

    o+2--->2

      ---  --- 

    o-2--->n-3 

    这是一个n-2个人的问题。假设最后胜利者为y,那么n-1个人时,胜利者为(y+o)%(n-1),其中o等于m%(n-1)。代入可得(y+m)%(n-1) 

    要得到n-1个人问题的解,只需要得到n-2个人问题的解,倒退下去。只有一个人时,胜利者就是编号0.小面给出递推式:

      f(1)=0;

      f(i)=(f[i-1]+m)%i;(i>1)

    现在假设n=10

    0 1 2 3  4 5 6 7 8 9

    k=3              

    第一个人出列后的序列为:

    0 1 3 4 5 6 7 8 9       

    接下来的循环方式就是,

    即:  3 4 5 6 7 8 9 0 1(1式)  

    我们把该式转化为: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 (2式)

    则你会发现: ((2式)+3)%10则转化为(1式)了

    也就是说,我们求出9个人中第9次出环的编号,最后进行上面的转换就能得到10个人第10次出环的编号了

    设f(n,k,i)为n个人的环,报数为k,第i个人出环的编号,则f(10,3,10)是我们要的结果

    当i=1时,  f(n,k,i) = (n+k-1)%n

    当i!=1时,  f(n,k,i)= ( f(n-1,k,i-1)+k )%n

    #include<stdio.h>
    int main()
    {
        int n, m,i,s=0;
        scanf("%d%d",&n,&m);
        for(i=2;i<=n;i++)
            s=(s+m)%i;
        printf("%d", s+1);
        return 0;

     for(i=2;i<=n;i++)
            s=(s+m)%i;

    这个式子:

    首先从2开始,因为1个人的时候报的数字的人为0号,结果已经确定了。不需要从i=0开始,要注意的是序列从0开始编号的,所以最后的输出结果也要加1.

    s表示的是上一轮的结果,m代表是每多少个人出列一次,i代表当前已经出列了多少个人。

    整个式子就是根据上一个的出列数和已经出列的人数来算的。

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