关于list-(3) 约瑟夫

Josephu 问题为:设编号为1,2,… n的n个人围坐一圈,约定编号为k(1<=k<=n)的人从1开始报数,数到m 的那个人出列,它的下一位又从1开始报数,数到m的那个人又出列,依次类推,直到所有人出列为止,由此产生一个出队编号的序列。

链表实现:
#include
#include
typedef struct Node
{
  int index;
  struct Node *next;
}JosephuNode;
int Josephu(int n, int m)
{
  int i, j;
  JosephuNode *head, *tail;
  head = tail = (JosephuNode *)malloc(sizeof(JosephuNode));
  for (i = 1; i < n; ++i)
  {
    tail->index = i;
    tail->next = (JosephuNode *)malloc(sizeof(JosephuNode));
    tail = tail->next;
  }
  tail->index = i;
  tail->next = head;
 
  for (i = 1; tail != head; ++i)
  {
    for (j = 1; j < m; ++j)
    {
      tail = head;
      head = head->next;
    }
    tail->next = head->next;
    printf("第%4d个出局的人是:%4d号/n", i, head->index);
    free(head);
    head = tail->next;
  }
  i = head->index;
  free(head);
  return i;
}

数组实现:
#include
#include
int Josephu(int n, int m)
{
  int flag, i, j = 0;
  int *arr = (int *)malloc(n * sizeof(int));
  for (i = 0; i < n; ++i)
    arr[ i ] = 1;
  for (i = 1; i < n; ++i)
  {
    flag = 0;
    while (flag < m)
    {
      if (j == n)
        j = 0;
      if (arr[j])
        ++flag;
      ++j;
    }
    arr[j - 1] = 0;
    printf("第%4d个出局的人是:%4d号/n", i, j);
  }
  free(arr);
  return j;
}
int main()
{
  int n, m;
  scanf("%d%d", &n, &m);
  printf("最后胜利的是%d号!/n", Josephu(n, m));
  system("pause");
  return 0;
}
int main()
{
  int n, m;
  scanf("%d%d", &n, &m);
  printf("最后胜利的是%d号!/n", Josephu(n, m));
  system("pause");
  return 0;
}
 

### 约瑟夫问题的算法实现 约瑟夫问题是经典的计算机科学问题之一,其核心在于模拟一个圆形队列中的淘汰过程。以下是几种常见的解决方法及其代码实现。 #### 方法一:基于数组的方法 通过定义一个固定大小的一维数组来存储每个人的编号,并利用索引来标记当前状态。这种方法简单直观,适合初学者理解逻辑[^3]。 ```c #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS #include <stdio.h> int main() { int n, m; printf("请输入总人数n和步长m:"); scanf("%d%d", &n, &m); int nodes[150]; for (int i = 1; i <= n; i++) { nodes[i] = i + 1; // 构建环形结构 } nodes[n] = 1; int now = 1, prev = 1; while ((n--) > 1) { for (int i = 1; i < m; i++) { // 数到第m个人 prev = now; now = nodes[now]; } printf("被淘汰的是:%d\n", now); nodes[prev] = nodes[now]; // 跳过now节点 now = nodes[prev]; // 更新当前位置 } printf("最后剩下的人是:%d\n", now); return 0; } ``` --- #### 方法二:基于单向循环链表的方法 使用动态分配内存的方式创建一个单向循环链表,能够更灵活地处理大规模数据输入。需要注意`p=p->next`语句放置的位置以确保正确性[^1]。 ```c typedef struct Node { int data; struct Node* next; } Node; Node* createCircle(int n) { Node *head = NULL, *tail = NULL; for (int i = 1; i <= n; ++i) { Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node)); newNode->data = i; if (!head) head = tail = newNode; else { tail->next = newNode; tail = newNode; } } tail->next = head; // 形成闭环 return head; } void solveJosephus(int n, int m) { Node* p = createCircle(n), *q = NULL; while (p->next != p) { // 当前结点不是唯一结点时继续操作 for (int i = 1; i < m; ++i) { q = p; p = p->next; } printf("被淘汰的是:%d\n", p->data); q->next = p->next; // 删除当前结点 free(p); p = q->next; } printf("最后剩下的人是:%d\n", p->data); free(p); } int main() { int n, m; printf("请输入总人数n和步长m:"); scanf("%d%d", &n, &m); solveJosephus(n, m); return 0; } ``` --- #### 方法三:Java版本的实现 对于熟悉面向对象编程语言的学习者来说,可以采用如下方式完成相同功能[^2]: ```java import java.util.ArrayList; import java.util.Scanner; public class JosephusProblem { public static void main(String[] args) { Scanner scanner = new Scanner(System.in); System.out.print("请输入总人数n和步长m: "); int n = scanner.nextInt(); int m = scanner.nextInt(); ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>(); for (int i = 1; i <= n; i++) { list.add(i); // 初始化列表 } int index = 0; while (list.size() > 1) { index = (index + m - 1) % list.size(); // 计算要移除元素的位置 System.out.println("被淘汰的是:" + list.get(index)); list.remove(index); // 移除对应位置上的元素 } System.out.println("最后剩下的人是:" + list.get(0)); // 输出最终幸存者 } } ``` --- #### 方法四:递归解法 如果希望进一步优化空间复杂度,则可考虑数学推导得出递归关系式[^4]。 设函数f(k,m,n),表示当有k个人参与游戏并按照每轮报数至m即被驱逐的情况下,最终存活者的初始位置为多少。则存在以下递推公式: \[ f(k,m)=\begin{cases} 0 & k=1 \\ (f(k-1)+m)\%k & k>1 \end{cases}\] ```python def josephus_survivor(n, m): survivor = 0 for i in range(2, n + 1): survivor = (survivor + m) % i return survivor + 1 if __name__ == "__main__": n = int(input("请输入总人数n: ")) m = int(input("请输入步长m: ")) result = josephus_survivor(n, m) print(f"最后剩下的那个人位于原始序列中的位置:{result}") ```
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