PTA 7-1 特殊约瑟夫问题

这篇文章介绍了一个游戏过程,孩子们按顺逆时针报数,特定编号的孩子出列。通过编程解决出列编号问题,涉及数据结构、循环逻辑和状态管理。

编号为1…N的N个小朋友玩游戏,他们按编号顺时针围成一圈,从第一个人开始按逆时针次序报数,报到第M个人出列;然后再从下个人开始按顺时针次序报数,报到第K个人出列;再从下一个人开始按逆时针次序报数,报到第M个人出列;再从下个人开始按顺时针次序报数,报到第K个人出列……以此类推不断循环,直至最后一人出列。请编写程序按顺序输出出列人的编号。

输入格式:

输入为3个正整数,分别表示N、M、K,均不超过1000。

输出格式:

输出为一行整数,为出列人的编号。每个整数后一个空格。

输入样例:

6 3 5

输出样例:

5 3 1 2 4 6 

代码:

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
    int n, m, k;    scanf("%d%d%d", &n, &m, &k);  // 输入题目给的三个数据
    // doublequeue用来存储玩家是否被出局,pointer表示指到的小朋友
    int pointer = 1, doublequeue[n + 1];

    // flag用于下方,用于标识这次是顺时针报数还是逆时针
    // 由于小朋友们按照顺时针排序,所以在此-1表示逆时针,1标识顺时针.
    int flag = -1;  

    // 这一步是把所有小朋友的状态更新为未出局.
    for (int i = 0; i <= n; i++) {doublequeue[i] = 1;}
    // 第0个数据用来记录现在还没出局的小朋友数
    doublequeue[0] = n;

    for (; doublequeue[0];flag *= -1)
    {
        // temp用来存储本次出局要报数的个数
        // 因为pointer指到的小朋友算报过了,所以这边给他-1
        int temp;  
        if (flag == -1) temp = m - 1;
        else temp = k - 1;
        while (temp)
        {
            // 指到下一位小朋友,不管这个小朋友是否出局
            pointer += flag;
            // 环形,小朋友是环形站的
            if (pointer < 1) pointer = n;  
            else if (pointer > n) pointer = 1;

            // -=小朋友的存活状态
            // 如果小朋友出局的话那么就-0,相当于这位小朋友没有报数.
            temp -= doublequeue[pointer];
        }
        printf("%d ", pointer);
        doublequeue[0]--;  // 报完数出局,存活的小朋友-1
        doublequeue[pointer] = 0;  // 更新他的存活状态
    }
    return 0;
}

总结:

        这道题刚刚看到的时候是觉得用队列来做的(所以变量名叫做doublequeue...),但是仔细看完题目以后发现貌似不是那么方便...于是就改成了现在这样。

        说一下我代码的思路吧。

        来一个数组来存储小朋友的存活状态,数组的索引就是小朋友了,第0个元素就放小朋友的总数,再把数组头尾相接。

        这样对于顺/逆时针报数就可以化简为向左/向右移动索引。来个变量在-1,1之间反复横跳就能解决。

        然后就是小朋友的报数,我们把存活状态设置为1,出局为0。然后让计算报数的变量(temp)减去这个状态,相当于只有存活的小朋友报数才算入报数次数当中,这样当报数报到出局的人时,我们对他输出并且更新他的状态就行。

        

约瑟夫环是一个古老的数学问题,该问题最早由约瑟夫·弗拉维奥于1世纪通过犹太历史记载引入数学。问题的背景是:在古代,有一个40个人组成的团体,他们在围成一个圆圈坐下,从某个人开始报数,报到某个数的人将被淘汰。然后,从下一个人开始重新报数,再次报到某个数的人又被淘汰。如此循环,直到只剩下一个人为止。 这个问题可以用数学的方式进行求解。我们可以使用递归的方法来解决。假设初始位置为0,报到第m个人就出列,现在求剩下的最后一个人的位置。 首先,我们可以观察到,每次淘汰的人在他前任的基础上向前移动了m位,同时,由于圆圈的连续性,还需要将当前位置对总人数取余。因此,第一轮结束后,第一个出列的人的位置为m-1。接下来,我们可以继续观察,第二轮开始时,剩下的人的位置相当于前一轮剩下人的位置再向前移动m位取余,即为(m-1+m) mod n,其中n为前一轮剩下的人数,也就是总人数。 按照上述的计算逻辑和递归的方法,我们可以得到第k轮淘汰之后剩下的人的位置为: f(1) = 0 f(k) = (f(k-1) + m) mod n 通过以上的递归关系,我们可以迭代求解,直到最后一轮淘汰,剩下的人的位置即为答案。 总结起来,约瑟夫环是一个经典的数学问题,通过构建递归关系并利用数学计算,我们可以求解出最后一个留下来的人在圆圈中的位置。
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