OpenJudge 2742 约瑟夫问题 2
1 #include <stdio.h> 2 #include<stdlib.h> 3 int main() 4 { 5 int n, m, i,s; 6 while(scanf("%d%d",&n,&m)&&(n||m)) 7 { s=0; 8 for (i=2;i<=n;i++) s=(s+m)%i; 9 printf ("%d\n", s+1); 10 } 11 //system("pause"); 12 return 0; 13 }
2.问题描述:n个人(编号1~n),从1开始报数,报到m的退出,剩下的人继续从1开始报数。求胜利者的编号。数学解法复杂度:O(n)。
无论是用链表实现还是用数组实现都有一个共同点:要模拟整个游戏过程,不仅程序写起来比较烦,而且时间复杂度高达O(nm),当n,m非常大(例如上百万,上千万)的时候,几乎是没有办法在短时间内出结果的。我们注意到原问题仅仅是要求出最后的胜利者的序号,而不是要读者模拟整个过程。因此如果要追求效率,就要打破常规,实施一点数学策略。
为了讨论方便,先把问题稍微改变一下,并不影响原意:
问题描述:n个人(编号0~(n-1)),从0开始报数,报到(m-1)的退出,剩下的人继续从0开始报数。求胜利者的编号。
我们知道第一个人(编号一定是m%n-1)
出列之后,剩下的n-1个人组成了一个新的约瑟夫环(以编号为k=m%n的人开始):
k
k+1 k+2 ... n-2, n-1, 0, 1, 2, ...
k-2
并且从k开始报0。
现在我们把他们的编号做一下转换:
k -->
0
k+1 --> 1
k+2 --> 2
...
...
k-2 --> n-2
k-1 -->
n-1
变换后就完完全全成为了(n-1)个人报数的子问题,假如我们知道这个子问题的解:例如x是最终的胜利者,那么根据上面这个表把这个x变回去不刚好就是n个人情况的解吗?!!变回去的公式很简单,相信大家都可以推出来:x'=(x+k)%n
如何知道(n-1)个人报数的问题的解?对,只要知道(n-2)个人的解就行了。(n-2)个人的解呢?当然是先求(n-3)的情况
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这显然就是一个倒推问题!好了,思路出来了,下面写递推公式:
令f[i]表示i个人玩游戏报m退出最后胜利者的编号,最后的结果自然是f[n]
递推公式
f[1]=0;
f[i]=(f[i-1]+m)%i;
(i>1)
有了这个公式,我们要做的就是从1-n顺序算出f[i]的数值,最后结果是f[n]。因为实际生活中编号总是从1开始,我们输出f[n]+1
由于是逐级递推,不需要保存每个f[i],程序也是异常简单: