约瑟夫环问题:一圈共有N个人,开始报数,报道M的人自杀,然后重新开始报数,问到最后自杀的人是谁?
如图:内环表示人的排列的环,外环表示自杀顺序;上面N=41;M=3
最普通的办法就是模拟整个过程:建一个bool数组,true表示此人还活着,false表示已经自杀,可以模拟整个实现
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int main()
{
int N;//人的总数
int M;//间隔多少人
cin >> N;
cin >> M;
bool *p = new bool[N+1]; //[1...N]为true表示此人还活着
for (int i=1; i<=N; i++)
{
p[i] = true;
}
int count = 0;//统计自杀的人数
//i用来表示循环,j用来计算是不是第N个人
for (int i=1, j=0; ; i++)
{
if (p[i])//此人还活着
{
j++;
if (j==M)
{
p[i] = false;
j = 0;
count++;//自杀人数
}
if (count==N)
{
cout << "最后自杀的人是" << i << endl;
break;
}
}
if (i==N)
{
i = 0;
}
}
delete[] p;
system("pause");
return 0;
}
模拟整个过程,复杂度为o(mn).可以用数学方法来求解;
把问题重新描述下:N个人(编号0~(N-1)),从0开始报数,报道M-1的自杀,剩下的人继续从0开始报数,求最后自杀人的编号:
第一个自杀的人是(M-1)%N,例如上图中,41个人中,报到3的人自杀,则第一个自杀的编号是(3-1)%41=2;编号(M-1)%N自杀后,剩下的人排列如下:
有人自杀后,下一个位置又从0开始报数,
问题变为了n-1个人,报道m-1的人自杀,问题规模减小,这样一直下去,最后剩下编号为0的人,用函数表示为:
F(1)=0
当有2个人的时候,报道M-1的人自杀,最后自杀的人是谁,应该是在只有一个人的时候,报数时得到自杀的序号上加M,,因为报到
M-1的人已经自杀了,只剩下2个人,另一个自杀者就是最后的自杀者,用函数表示:
F(2)=F(1)+M
可以得到的递推工时:
F(i=F(i-1)+M
因此可能会超出总人数,所以求模
F(i)=(F(i-1)+M)%i