(7)约瑟夫问题

描述

约瑟夫问题:有n只猴子,按顺时针方向围成一圈选大王(编号从1到n),从第1号开始报数,一直数到m,数到m的猴子退出圈外,剩下的猴子再接着从1开始报数。就这样,直到圈内只剩下一只猴子时,这个猴子就是猴王,编程求输入n,m后,输出最后猴王的编号。

输入

每行是用空格分开的两个整数,第一个是 n, 第二个是 m ( 0 < m,n <=300)。最后一行是:

0 0

输出

对于每行输入数据(最后一行除外),输出数据也是一行,即最后猴王的编号
这里写图片描述

代码理解起来很绕

#include<iostream>
using namespace std;

int main(){
    //一共最多有300只猴子
    int succedent[300];
    //这个数组用于保存一个猴子后一位是谁,
    //比如“next[5]的值是7”就是说5号猴子的下一位是7号猴子,6号猴子已经在之前退出了

    int precedent[300];
    //这个数组用于保存一个猴子前一位是谁,用法和上面的类型

    int n, m;
    while (true){
        cin >> n >> m;
        if (n == 0 && m == 0)
            break;
        for (int i = 0; i < n-1; i++){
            succedent[i] = i + 1;
            precedent[i + 1] = i;
        }
        succedent[n - 1] = 0;
        precedent[0] = n - 1;

        int current = 0;
        while (true){
            //如果一定要报m次号,那么取m
            //-1次succedent之后就是需要退出的那只猴子
            for (int count = 0; count < m - 1; count++)
                current = succedent[current];

            int pre = precedent[current];
            int suc = succedent[current];
            //让current号猴子退出很简单,就是把前一位的“下一位”指向current的下一位
            //下一位的“前一位”指向current的前一位就好了
            succedent[pre] = suc;
            precedent[suc] = pre;
            if (pre == suc){
                //如果只剩下两个了,那么每个人的前位和后位就是同一个了
                //current是退出的,那么另一个就是剩下的
                //我们的序号是从0编号的,输出时要加一
                cout << pre + 1 << endl;
                break;
            }
            current = suc;
        }
    }

    system("pause");
    return 0;
}
### 特殊约瑟夫问题算法解析 对于特殊约瑟夫问题,通常指的是在经典约瑟夫问题基础上增加特定条件或变化的情况。这类问题可以通过多种方式解决,其中一种常见的方式是通过模拟过程的方法实现。 #### 方法一:基于数组的模拟方法 这种方法适用于较小规模的数据集,在每次迭代过程中移除指定位置上的元素并调整索引值以继续计算下一周期的结果[^1]: ```python def josephus_problem(n, m): people = list(range(1, n + 1)) index = 0 while len(people) > 1: index = (index + m - 1) % len(people) del people[index] return people[0] ``` 上述代码实现了基本的约瑟夫问题逻辑,但对于某些特殊情况可能需要额外处理。例如当`m=1`时会立即淘汰所有人直至最后一人胜出;而如果存在其他约束条件,则需相应修改程序结构来满足需求。 #### 方法二:利用数学公式优化性能 针对较大范围内的输入数据,直接模拟整个流程效率较低。此时可采用更高效的递推公式来进行快速求解。该公式的具体表达如下所示: \[ J(n,k)=\begin{cases} 0 & \text{n}=1 \\ (J(n-1,k)+k)\mod n & \text{n}>1 \\ \end{cases}\] 这里\(J(n,k)\)表示总人数为n的情况下每隔k个人出局后的最终幸存者的位置(注意这里的编号是从0开始)。根据这个定义编写相应的函数能够显著提高运算速度: ```python def josephus_math_solution(n, k): pos = 0 for i in range(2, n + 1): pos = (pos + k) % i # 转换回从1开始的编号体系 return pos + 1 ``` 以上两种方法分别适合不同场景下的应用,前者直观易懂但时间复杂度较高;后者则更加高效但在理解上相对抽象一些。实际编程实践中可以根据具体情况选择合适的方式来解决问题
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