Joseph—约瑟夫环 线性复杂度

说有n个要被处决的人(编号0~(n-1)),从0开始报数,报到(m-1)的会被杀掉,剩下的人继续从0开始报数,如此下去最后剩的一个人会存活下来。说Joseph发现了这个规律而且把他透露了出来,现在假如你在这n个人里面,你会选择几号位置站下。

  很显然你会选择能活下来的那个位置,所以问题就是如何得到这个位置。

  首先想到的是模拟(至少我笨脑子是这么想的),但无论是用链表还是用数组这个时间复杂度都是比较高的,至少交题的时候会TLE,这里介绍一种线性时间的解法,出自大师Knuth的哦。

  考虑下第一次杀人的时候,编号为k = (m - 1) % n的同学挂了,那我们从k + 1重新从0开始编号

  k + 1 ==> 0

  k + 2 ==> 1

  ……

  ……

  k - 2 ==> n - 2

  k - 1 ==> n - 1

  好了,剩余的n - 1个同学又组成了一个新的Joseph环,对新环来说,编号k = (m - 1) % (n - 1)的同学会挂,如此下去,这里面似乎有某种规律可寻。

  考虑到不会死的同学一直不会被杀(废话),我们设i个同学时的不会挂的同学的编号(即解)为x,那么当死掉一个同学剩余i - 1个同学的时候,x仍然不会被杀,但此时的x已经由编号变换变成了x’,即x’是i - 1的情况时的解!一直推下去直到i - (i - 1)即1的情况,那1的时候解明显是0嘛!(注意编号是从0开始的),倒推回来,那问题不就解决了么!

  好了,分析清楚了剩下的就只是数学推导了,这个我比较烦,直接给公式吧:

  向下变换:x’ = (x - (k + 1)) % i;

  向上变换:x = (x' + k + 1) % i;

  其中:  k = (m - 1) % i;

  带入可得:x = (x’ + m) % i;

令f[i]表示i个人玩游戏报m退出,最后胜利者的编号自然是f[n],递推公式:
f[1]=0;
f[i]=(f[i-1]+m)%i; (i>1)
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