从农夫砍大白菜到解决约瑟夫环的问题!

本文详细阐述了如何通过约瑟夫环的解法来解决农夫砍白菜的问题,包括暴力模拟的方法及更高效的算法,旨在提供一种解决实际问题的创新思路。

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先简单说一下 农夫砍白菜的问题.

在一个院子里农夫中了一圈n颗大白菜,到了收货的季节.,作为一名有理想的农夫决定没数三个数就砍掉一颗,然后接着开始数三个数继续..

问 砍掉头m颗白菜的顺序是什么?

这个我的思想就是暴力模拟啊,

具体思路,先把每个位置上的白菜都初始化为自己的位置值,然后开始计数,到了3之后就将这里标记一下,同时砍掉的白菜总数加一,计数清零.

解决一些小数据问题是没有什么问题的,当遇到大数据的时候,无论是时间还是空间复杂度都非常的不划算,下面借用一下约瑟夫环的问题给出另一种解法

先描述下这个问题:n个人(编号0~(n-1)),从0开始报数,报到(m-1)的退出,剩下的人继续从0开始报数。求胜利者的编号。

我们知道第一个人(编号一定是(m-1)%n) 出列之后,剩下的n-1个人组成了一个新的约瑟夫环(以编号为k=m%n的人开始):      k k+1 k+2 … n-2, n-1, 0, 1, 2, … k-2   并且从k开始报0。现在我们把他们的编号做一下转换:

      k –> 0   k+1 –> 1   k+2 –> 2

n-1 –> n-1-k     0–> n-k

        … …   

     k-3 –> n-3   k-2 –> n-2

     序列1: 1, 2, 3, 4, …, n-2, n-1, n

     序列2: 1, 2, 3, 4, … k-1, k+1, …, n-2, n-1, n

     序列3: k+1, k+2, k+3, …, n-2, n-1, n, 1, 2, 3,…, k-2, k-1   

     序列4:1, 2, 3, 4, …, 5, 6, 7, 8, …, n-2, n-1   

      变换后就完完全全成为了(n-1)个人报数的子问题,假如我们知道这个子问题的解:例如x是最终的胜利者,那么根据上面这个表把这个x变回去不刚好就是n个人情况的解吗?!!变回去的公式很简单,相信大家都可以推出来:

    ∵ k=m%n;   

       ∴ x’ = x+k = x+ m%n ; 而 x+ m%n 可能大于n

       ∴x’= (x+ m%n)%n = (x+m)%n   得到 x‘=(x+m)%n

        如何知道(n-1)个人报数的问题的解?对,只要知道(n-2)个人的解就行了。(n-2)个人的解呢?当然是先求(n-3)的情况 —- 这显然就是一个倒推问题!好了,思路出来了,下面写递推公式:

      令f表示i个人玩游戏报m退出最后胜利者的编号,最后的结果自然是f[n].

      递推公式:   f[1]=0;   f[i]=(f[i-1]+m)%i; (i>1)



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