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约瑟夫环问题(运用递推)

2013年01月30日 ⁄ 综合 ⁄ 共 1172字 ⁄ 字号 评论关闭

利用数学推导,下面是推导的过程:

        (1)第一个被删除的数为 (m - 1) % n。

        (2)假设第二轮的开始数字为k,那么这n - 1个数构成的约瑟夫环为k, k + 1, k + 2, k +3, .....,k - 3, k - 2。做一个简单的映射。

             k         ----->  0 
             k+1    ------> 1 
             k+2    ------> 2 
               ... 
               ... 

             k-2    ------>  n-2 

        这是一个n -1个人的问题,如果能从n - 1个人问题的解推出 n 个人问题的解,从而得到一个递推公式,那么问题就解决了。假如我们已经知道了n -1个人时,最后胜利者的编号为x,利用映射关系逆推,就可以得出n个人时,胜利者的编号为 (x + k) % n。其中k等于m % n。代入(x + k) % n  <=>  (x + (m % n))%n <=> (x%n + (m%n)%n)%n <=> (x%n+m%n)%n <=> (x+m)%n

        (3)第二个被删除的数为(m - 1) % (n - 1)。

        (4)假设第三轮的开始数字为o,那么这n - 2个数构成的约瑟夫环为o, o + 1, o + 2,......o - 3, o - 2.。继续做映射。

             o         ----->  0 
             o+1    ------> 1 
             o+2    ------> 2 
               ... 
               ... 

             o-2     ------>  n-3 

         这是一个n - 2个人的问题。假设最后的胜利者为y,那么n -1个人时,胜利者为 (y + o) % (n -1 ),其中o等于m % (n -1 )。代入可得 (y+m) % (n-1)

         要得到n - 1个人问题的解,只需得到n - 2个人问题的解,倒推下去。只有一个人时,胜利者就是编号0。下面给出递推式:

          f [1] = 0; 
          f [ i ] = ( f [i -1] + m) % i; (i>1) 
有了递推公式,实现就非常简单了,给出循环的两种实现方式(数组与容器)。

int JosephusProblem_Solution(int n, int m)
{
	if(n < 1 || m < 1)
		return -1;

	int *f = new int[n+1];
	f[0] = f[1] = 0; 

	for(unsigned i = 2; i <= n; i++)
		f[i] = (f[i-1] + m) % i; //按递推公式进行计算

	int result = f[n];
	delete []f;

	return result;
}

int JosephusProblem_Solution(int n, int m)
{
	if(n < 1 || m < 1)
		return -1;

	vector<int> f(n+1,0);
	for(unsigned i = 2; i <= n; i++)
		f[i] = (f[i-1] + m) % i;

	return f[n];
}

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