循环链表(约瑟夫环)

约瑟夫环是一个数学的应用问题:已知n个人(以编号1,2,3...n分别表示)围坐在一张圆桌周围。从编号为k的人开始报数,数到m的那个人出列;他的下一个人又从1开始报数,数到m的那个人又出列;依此规律重复下去,直到圆桌周围的人全部出列。

要通过输入n,m,k三个正整数,来求出列的序列。这个问题采用的是典型的循环链表的 数据结构,就是将一个链表的尾元素指针指向队首元素。 p->link=head
  解决问题的核心步骤:(程序的基本算法)
  1.建立一个具有n个链结点,无头结点的循环链表;
  2.确定第1个报数人的位置;

  3.不断地从链表中删除链结点,直到链表为空。

        void JOSEPHUS(int n,int k,int m) //n为总人数,k为第一个开始报数的人,m为出列者喊到的数

  {

            /* p为当前结点 r为辅助结点,指向p的前驱结点 list为头节点*/

           LinkList p,r,list; /*建立循环链表*/

            for(int i=0;i<n;i++)

           {

                    p=(LinkList)malloc(sizeof(LNode));

                    p->data=i;

                    if(list==NULL)

                            list=p;

                   else

                          r->link=p;

                    r=p;

            }

            p->link=list; /*使链表循环起来*/

            p=list; /*使p指向头节点*/

            /*把当前指针移动到第一个报数的人*/

                  while(k--) r=p;p=p->link;

 

                //删除

                /*循环地删除队列结点*/

          while(p->link!=p)

          {

                 for(i=0;i<m-1;i++)

                {

                           r=p;

                           p=p->link;

                 }

                 r->link=p->link;

                 printf("被删除的元素:%4d ",p->data);

                free(p);

               p=r->link;

        }

        printf("\n最后被删除的元素是:%4d",P->data);

  }

### Python单向循环链表解决约瑟夫环问题 以下是基于单向循环链表实现约瑟夫环问题的Python代码: #### 定义节点类 为了构建单向循环链表,首先定义一个`Node`类表示链表中的每个节点。 ```python class Node: def __init__(self, data=0): self.data = data # 节点数据 self.next = None # 下一节点指针 ``` #### 构建单向循环链表函数 创建一个函数用于初始化长度为 `n` 的单向循环链表,并返回头节点。 ```python def create_circular_linked_list(n): if n <= 0: # 如果人数小于等于零,则无法形成有效链表 return None head = Node(1) # 创建第一个节点作为头部 prev = head # 记录前驱节点 for i in range(2, n + 1): # 循环创建剩余节点并连接它们 node = Node(i) prev.next = node prev = node prev.next = head # 将最后节点指向头节点完成闭环 return head ``` #### 删除指定位置节点函数 此部分实现了按照给定步长逐步移除节点的过程。从第 `k` 号位开始计数至 `m` 后删除该节点,重复直至所有成员都被淘汰为止。 ```python def josephus_problem(head, k, m): current = head while current and current.next != current: # 当还有多个节点存在时继续操作 count = 1 # 移动到初始报数的位置 (即跳过前面k-1个元素到达实际起点处) while count < k - 1: current = current.next count += 1 start_node = current # 开始新一轮计数直到达到目标数目m之前停止前进 count = 0 while count < m - 1: current = current.next count += 1 print(f"Eliminated {current.data}") # 输出即将被消除的那个数值信息 next_node = current.next # 获取待删节点后的那个新链接地址 temp = current # 存储当前要销毁的对象实例以便后续释放内存资源 del temp # 手动清理废弃对象减少垃圾回收负担 start_node.next = next_node # 更新原序列中相邻两节点之间的关系重新拼接起来 current = next_node # 把控制权交给下一轮迭代使用的变量赋值成新的当前位置标记 final_survivor = current # 剩下的唯一幸存者就是最终结果啦~ print(f"The last survivor is {final_survivor.data}") ``` 以上代码片段展示了如何通过单向循环链表模拟经典的约瑟夫斯排列过程[^1]。它包含了完整的逻辑链条——从建立基础结构到最后解决问题的核心算法设计思路都清晰可见。
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