约瑟夫环问题(圆桌问题)最快算法

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问题来源

约瑟夫是犹太军队的一个将军,在反抗罗马的起义中,他所率领的军队被击溃,只剩下残余的部队40余人,他们都是宁死不屈的人,所以不愿投降做叛徒。一群人表决说要死,所以用一种策略来先后kill所有人。于是约瑟夫建议:每次由其他两人一起kill一个人,而被kill的人的先后顺序是由抽签决定的,约瑟夫有预谋地抽到了最后一签,在kill了除了他和剩余那个人之外的最后一人,他劝服了另外一个没死的人投降了罗马。

大致题意

在一间房间总共有n个人(下标0~n-1),只能有最后一个人活命。

按照如下规则去清除人:

  • 所有人围成一圈
  • 顺时针报数,每次报到m的人将被清除掉
  • 被清除掉的人将从房间内被移走
  • 然后从被kill掉的下一个人重新报数,继续报数,报m的再清除,直到剩余一人

警示注意

用队列或链表模拟的话时间会超限(时间复杂度为n!)

思路分析

过程(找规律):

1、第一轮下标为m-1的人被清除

2、将m看成0,之后的加1,一一对应,将完全变成从0到n-2的情况

对应情况为:

0,1,2,3,4,5,,,,m-1,m,,,,n-2,n-1(共n个数,删m-1)

m,,,,n-2,n-1,0,1,2,3,4,5,,,m-2(删m-1后,m变成第0个数,共n-1个数)

0,1,2,3,4,5,,,,m-1,m,,,,n-3,n-2(把上一列转换(一一对应))

推出规律====> 假设从0到n-2获胜的人是X,(根据转换规则)则从0到n-1获胜的是(X+m)%n

实现代码

易懂型

#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
int main(void)
{
 int n, m,i, f[20]={0};
 scanf("%d %d",&n,&m);
    for(i=2;i<=n;i++)
 {
  f[i]=(f[i-1]+m)%i;
  printf("%d个人报数,报到%d的出列,最后的胜者下标为%d\n", i,m,f[i]);
 }
    printf("The winner is %d\n", f[n]+1);
 system("pause");
}

优化型

#include<iostream>
using namespace std;
//约瑟夫函数实现 
int cir(int n,int m)
{
	int p=0;
	for(int i=2;i<=n;i++)
	{
		p=(p+m)%i;
	}
	return p+1;
}
int main()
{
	int n,m;
	cin>>n>>m;
	//调用输出 
	int num=cir(n,m);
	cout<<num;
}

 

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