约瑟夫环使用单向环形链表解题

约瑟夫环又称丢手绢是一个非常有名的数学问题，它规定一个环形链表中从N的位置开始第M个Node被删除，直到元素内没有元素，算出它们的删除顺序。

首先我们做一个环形链表，也就是lastNode.next=fristNode。将链表变成一个环。其实这题使用双向环形链表最简单，但往往面试题要求使用单向链表。

package com.dfsn.cloud.eureka;

public class AnnulusLinkedList<T> {

    // 头节点
    private Node frist;

    // 元素个数
    private int size;

    public void add(T t) {
        // 添加第一个元素时，它的下一个指向它自己
        if (frist == null) {
            Node newNode = new Node(t, null);
            frist = newNode;
            newNode.next = frist;
        } else {
            Node newNode = new Node(t, null);
            Node temp = frist;
            // 如果Node.next是first说明它是最后一个节点了，在它后边添加
            while (temp.next != frist) {
                temp = temp.next;
            }
            // 既然找到了最后一个，就将新创建的添加到最后一个的末尾
            temp.next = newNode;
            // 最后新添加Node.next指向frist
            newNode.next = frist;
        }
        size++;
    }

    // 获取长度
    public int size() {
        return size;
    }

    // 约瑟夫环又称丢手绢杀人游戏
    // 从链表的start位置开始数countNum个位置并且删除该位置的Node
    // 其实这个题用双向环形链表的难度会低一点，只要做一个计数器 l，递增l并且不断地node.next
    // l==countNum后删除该node即可具体做法如下两行代码
    // node.prev.next=node.next
    // node.next.prev=node.prev
    // 然后重置l，继续自增查询。
    // 但是如果是单向环形链表就要考虑一个问题，当l==countNum时，该如何删除这个元素？
    // 单向链表无法自己删除自己，只能通过上级删掉自己。问题是，单向链表又没有prev
    // 所以这需要我们维护两个node，一个是frist，两一个是last,last.next就是frist。
    // 也就是当l满足条件后，frist=frist.next;last.next=frist;
    // 然后重置l，继续自增查询。
    public void josehu(int start, int countNum) {
        if (size == 0) {
            throw new RuntimeException("没有元素无法计算");
        }
        if (countNum < 1) {
            throw new RuntimeException("countNum不能小于1");
        }
        if (start < 1) {
            throw new RuntimeException("start不能小于1");
        }
        if (start > size) {
            throw new RuntimeException("start位置不能大于" + size);
        }

        // 首先找到最后一个节点，最后一个节点的条件就是它的next==frist
        Node last = this.frist;
        while (true) {
            if (last.next == this.frist) {
                break;
            } else {
                last = last.next;
            }
        }

        // 第一个节点就是frist
        Node frist = this.frist;
        // 因为要从start位置开始数数，所以要找到start
        // frist和last要同时向前移动，但last始终在frist前边
        for (int i = 1; i < start; i++) {
            frist = frist.next;
            last = last.next;
        }

        // 计数器
        int l = 1;
        while (true) {
            // 如果==1说明就剩下一个Node就停止，最后把它自杀就行
            if (size == 1) {
                break;
            } else {
                if (l == countNum) {// 如果l==countNum表示当前frist要被杀掉
                    System.out.println(frist.item);
                    // frist的下一个成为新的frist
                    frist = frist.next;
                    // last的下一个还是frist
                    last.next = frist;
                    // 重置计数器
                    l = 1;
                    size--;
                } else {// 如果l!=countNum那么把计数器+1，frist和last同时向后偏移
                    frist = frist.next;
                    last = last.next;
                    l++;
                }
            }
        }
        // 打印最后一个元素
        System.out.println(frist.item);
        // 置为null表示自杀
        frist = null;
        size--;
    }

    // 查看链表
    public void show() {
        Node temp = frist;
        while (true) {
            System.out.println(temp);
            temp = temp.next;
            if (temp.next == frist) {
                System.out.println(temp);
                break;
            }
        }
    }

    // 节点对象
    class Node {
        private T item;
        private Node next;

        public Node(T item, Node next) {
            this.item = item;
            this.next = next;
        }

        @Override
        public String toString() {
            return "Node [item=" + item + "]";
        }

    }
}

public static void main(String[] args) {
        AnnulusLinkedList<String> annulusLinkedList = new AnnulusLinkedList<>();
        annulusLinkedList.add("A");
        annulusLinkedList.add("B");
        annulusLinkedList.add("C");
        annulusLinkedList.add("D");
        annulusLinkedList.add("E");
        annulusLinkedList.add("F");
        annulusLinkedList.add("G");
        annulusLinkedList.add("H");
        annulusLinkedList.josehu(2, 2);
    }