PTA - 猴子选大王

猴子选大王算法实现与优化:约瑟夫环问题

话不多说,直接上代码

下面是我的代码

/**
 *  猴子选大王 (20 分)
    一群猴子要选新猴王。新猴王的选择方法是:让N只候选猴子围成一圈,从某位置起顺序编号为1~N号。
    从第1号开始报数,每轮从1报到3,凡报到3的猴子即退出圈子,接着又从紧邻的下一只猴子开始同样的报数。
    如此不断循环,最后剩下的一只猴子就选为猴王。请问是原来第几号猴子当选猴王?

    输入格式:
        输入在一行中给一个正整数N(≤1000)。

    输出格式:
        在一行中输出当选猴王的编号。

    输入样例:
        11
        结尾无空行
    输出样例:
        7
        结尾无空行
*/
#include <stdio.h>

#define MAX 1001

int main(int argc, char const *argv[])
{
    // 数组下标作为初始编号
    // 数组值为1表示退出

    int n;
    int arr[MAX] = {0};
    int king;

    scanf("%d", &n);
    if (n <= MAX)
    {
        int count = n;

        for (int i = 1, num = 0;; i++)
        {
            // 未退出的报数
            if (arr[i] == 0)
            {
                num++;
            }
            // 报3的退出
            if (num == 3)
            {
                arr[i] = 1;
                num = 0;
                // 总数-1
                count--;
            }
            // 剩下最后一个结束
            if (count == 1)
            {
                break;
            }
            // 循环报数
            if (i == n)
            {
                i = 0;
            }
        }
		
		// 找到唯一的一个0
        for (int i = 1; i <= n; i++)
        {
            if (arr[i] == 0)
            {
                printf("%d", i);
            }
        }
    }
    return 0;
}

运行结果:
在这里插入图片描述

再下面是大佬的代码,用数学方法(约瑟夫环)

#include <stdio.h>
int main()
{
    int n, i, sum = 0;
    scanf("%d", &n);
    for (i = 2; i <= n; i++)
        sum = (sum + 3) % i;
    printf("%d", sum + 1);
    return 0;
}

运行结果:
在这里插入图片描述

### 解题思路 猴子大王问题本质上是一个经典的约瑟夫环问题。在PTA平台上,使用Java实现该问题的解决方案通常采用递归或迭代的方式进行模拟。以下为解题思路的详细说明: 1. **问题描述**:给定N只猴子围成一圈,从第1只开始报数,每轮从1报到M,凡报到M的猴子退出圈子,直到最后剩下一只猴子为止。 2. **核心算法**:可以使用递归或迭代方法解决。递归方法通过不断缩小问题规模来求解,而迭代方法则从前向后逐步计算每一轮中猴子的位置变化[^3]。 3. **关键点**: - 使用一个变量`flag`表示当前轮次中猴王的序号。 - 每一轮中,`flag`更新为`(flag + M) % i`,其中`i`表示当前轮次剩余的猴子数量。 - 最终输出的猴王编号需要加1,因为数组索引从0开始,而题目要求编号从1开始。 以下是Java实现代码示例: ```java import java.util.Scanner; public class Main { public static void main(String[] args) { Scanner sc = new Scanner(System.in); int n = sc.nextInt(); // 猴子总数 int m = 3; // 每轮报数的步长(固定为3) int flag = 0; // 倒推,已知最后一轮猴大王编号为0,推得倒数第二轮,倒数三轮...一直到初始位置 for (int i = 2; i <= n; ++i) { // 这里的i就相当于递归中的n, m为固定的报数步长 flag = (flag + m) % i; // flag表示约瑟夫环操作后最后一只猴子的序号 } System.out.println(flag + 1); // 因为序号是从1开始的,所有要加一 } } ``` ### 代码解析 - **输入处理**:通过`Scanner`类读取用户输入的猴子总数`n`。 - **核心逻辑**:利用循环从前向后计算每一轮中猴王的序号。公式`flag = (flag + m) % i`确保了动态调整剩余猴子的数量,并正确计算出最终猴王的位置。 - **输出结果**:由于数组索引从0开始,而题目要求编号从1开始,因此最终输出时需要对结果加1。 ### 注意事项 - 输入的猴子总数`n`必须为正整数。 - 报数步长`m`在引用中固定为3,但可以根据需求灵活调整。 - 如果`n`较大,需注意性能优化,避免不必要的计算开销。
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