問題描述
已知n個人(以編號1,2,3,...,n分別表示)圍坐在一張圓桌上。
指定編號為k的人開始從1報數,數到m的那個人出列;
出列那個人的下一位又從1開始報數,數到m的那個人出列;
以此規則重復下去,直到圓桌上的人全部出列
做法一:
簡單的用鏈表模擬
1 #include<bits/stdc++.h> 2 using namespace std; 3 int n,m,l[200],r[200],q[200],k; 4 void work() 5 { 6 int cnt=0,nw=m+k-1; 7 while(cnt<n) 8 { 9 q[++q[0]]=nw;cnt++; 10 r[l[nw]]=r[nw];l[r[nw]]=l[nw]; 11 for(int i=1;i<=m;++i) nw=r[nw]; 12 } 13 for(int i=1;i<=n;++i) cout<<q[i]<<" "; 14 } 15 int main() 16 { 17 scanf("%d%d",&n,&m);k=1; 18 for(int i=1;i<=n;++i) l[i]=i-1,r[i]=i+1; 19 l[1]=n;r[n]=1; 20 work(); 21 return 0; 22 }
顯而易見,復雜度O(n^m)
做法二:
遞推的方法
我們知道,當n個人中第一個人出列之后,就剩下了n-1個人,在剩下n-2個,n-3,……,1
當n個人圍成一圈並以m為步長第一次報數時,第m個人出列,此時就又組成了一個新的,人數為n-1的約瑟夫環,
要求n個人的約瑟夫環問題的解,就依賴於求n-1個人的約瑟夫問題的解,
要求n-2個人的約瑟夫問題的解,則依賴於求n-2個人的約瑟夫問題的解,
依次類推,直至求1個人的時候,該問題的解。
我們設f[1]為1個人時的解,顯而易見,f[1]=1;//f[i]表示i個人圍成一圈時最后一個報數的人
很顯然f[i]=(f[i-1]+m-1)%i+1;//此處m需先減1是為了讓模i的值不為0
這樣很容易求最后剩下的一個人是誰
1 for (int i = 1; i <= n; i++) 2 k = (k + m - 1) % i + 1; 3 由於求最后一個人的編號,所以沒有必要開個數組f[]
這個做法還可以優化
如果我們觀察上述算法中的變量k,他的初始值為第一個出圈人的編號,
但在循環的過程中,我們會發現它常常處在一種等差遞增的狀態,
看這個式子:k = (k + m - 1) % i + 1,可以看出,當i比較大而k+m-1比較小的時候,k就處於一種等差遞增的狀態,
這個等差遞增的過程並不是必須的,可以跳過。
我們設一中間變量x,列出如下等式:
k + m * x – 1 = i + x
解出x,令k = k + m * x,將i + x直接賦值給 i,這樣就跳過了中間共x重的循環,從而節省了等差遞增的時間開銷。
可是其中求出來的x + i可能會超過n,這樣的結果事實上已經告訴我們此時可以直接結束算法了,即:
k = k + m * (n - i) ;
i = n;
結束。
另外對於m = 1的情況可以單獨討論:
當k == 1時,最終結果就是n;
當k != 1時,最終結果就是(k + n - 1) % n。
1 int work(int n,int m,int k) 2 { 3 int x=0; 4 if(m==1) 5 { 6 if(k==1) k=n; 7 else k=(k+n-1)%n; 8 }else{ 9 for(int i=1;i<=n;++i) 10 { 11 if((k+m)<i) 12 { 13 x=(i-k+1)/(m-1)-1;//減一是之后for循環里i++會加回去
14 if(i+x<n) i=i+x,k=k+m*x; 15 else k=k+m*(n-i),i=n; 16 } 17 k=(k+m-1)%i+1; 18 } 19 } 20 return k; 21 }
該算法的算法復雜度在m<n時已經與一個圈中的人數n沒有關系了,
即使在n=2000000000,m=3,k=1的情況下,也只做了54次循環,
事實上,大多數的情況都是m<n,且m相對來說很小,此時,這個算法的復雜度僅為O(m);
但當而m>=n時,用方程求出的值不能減少循環重數,算法復雜度仍為O(n)。
做法三:
STL優化,比如vector,
至於詳解,自己想吧,可以看我的關於vector的博客哦😀💪