循环赛日程表问题

本文介绍了一种设计网球循环赛日程表的方法,确保每位选手与其他所有选手各赛一次,且每天仅赛一场。通过递归和非递归两种方式实现,利用分治思想逐步解决问题。

问题描述:       

   设有n=2k(2的k次方)个选手要进行网球循环赛,要求设计一个满足以下要求的比赛日程表:

(1)每个选手必须与其他n-1个选手各赛一次;
(2)每个选手一天只能赛一次。

       按此要求,可将比赛日程表设计成一个 n 行n-1列的二维表,其中,第 i 行第 j 列表示和第 i 个选手在第 j 天比赛的选手。

循环赛日程表问题主要使用分治思想,将问题分成2个子问题,子问题再分成子问题,然后分别解决子问题合并子问题的解

递归求解:

        首先初始化第一列。将要解决的问题折半,分成上半部分和下半部分,然后分别求2个子问题的解,依次类推,直到剩余2个队伍,此时在2X2的方格内,交换两支队伍,这样2x2方格部分已解决,然后在4x4内交换,依次类推合并各个子问题的解。

以下图为例n=8分成2个n=4子问题,再分成4个n=2的子问题,然后执行交换函数

递归求解的方向是上下

非递归求解:

        首先初始化第一列。然后从左上角开始,以2为单位交换2x2方格队伍,4x4方格队伍以此类推

非递归求解的方向是从左上角斜着往下



以下是代码:

///**********循环赛日程表问题****************///
#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cstdlib>
using namespace std;
int a[100][100];                  ///日程表,储存最后的结果
void swap(int x,int y,int size){  ///交换对角的两个区域
    int s = size/2;
    for(int i = x + s; i <= x+size-1; ++i){
        for(int j = 0; j < s; ++j){
            a[i][y+s+j] = a[i-s][y+j];
        }
    }
    for(int i  = x; i <= x+s-1; ++i)
        for(int j = 0; j < s; ++j) a[i][y+s+j] = a[i+s][y+j];

}
void solve1(int x,int y,int size){  ///递归解决
    if(size==2){                   ///边界
        swap(x,y,2);
        return;
    }
    solve1(x,y,size/2);             ///递归解决上半部分
    solve1(x+size/2,y,size/2);      ///递归解决下半部分
    swap(x,y,size);                ///合并结果
}
void solve2(int n){                ///非递归解决
    for(int i = 2; i <= n; i*=2){
        for(int j = 1; j <= n; j+=i){
            swap(j,1,i);
        }
    }
}
void print(int n){                 ///打印结果
    for(int i = 1; i <= n; ++i){
        for(int j = 1; j <= n; ++j) printf("%d ",a[i][j]);
        printf("\n");
    }
}
int main()
{
    int n;
    scanf("%d",&n);                ///n只队伍
    for(int i = 1; i <= n; ++i) a[i][1] = i;///初始化第一列
    solve1(1,1,n);                 ///递归
    print(n);
    printf("------------------------------\n");
    solve2(n);                     ///非递归
    print(n);
    return 0;
}


分治法解决循环赛日程表问题的核心思想是将所有选手分为两半,通过小规模选手的比赛日程表来决定大规模选手的比赛日程表,递归地进行划分,直到只剩下两个选手,最后合并子问题的解。以下是使用分治法解决循环赛日程表问题的 Python 算法示例: ```python def tournament_schedule(n): # n 必须是 2 的幂次方 import math if not (n > 0 and (n & (n - 1)) == 0): raise ValueError("n 必须是 2 的幂次方") # 初始化日程表 schedule = [[0] * n for _ in range(n)] # 当只有两个选手时,直接安排比赛 if n == 2: schedule[0][0] = 1 schedule[0][1] = 2 schedule[1][0] = 2 schedule[1][1] = 1 return schedule # 递归计算 n/2 个选手的日程表 sub_schedule = tournament_schedule(n // 2) # 填充左上角 for i in range(n // 2): for j in range(n // 2): schedule[i][j] = sub_schedule[i][j] # 填充左下角 for i in range(n // 2, n): for j in range(n // 2): schedule[i][j] = sub_schedule[i - n // 2][j] + n // 2 # 填充右上角 for i in range(n // 2): for j in range(n // 2, n): schedule[i][j] = schedule[i + n // 2][j - n // 2] # 填充右下角 for i in range(n // 2, n): for j in range(n // 2, n): schedule[i][j] = schedule[i - n // 2][j - n // 2] return schedule # 示例使用 n = 8 result = tournament_schedule(n) for row in result: print(row) ``` 上述代码中,`tournament_schedule` 函数接收一个参数 `n`,表示选手的数量,函数内部首先判断 `n` 是否为 2 的幂次方,然后根据分治法的思想,递归地计算 `n/2` 个选手的日程表,最后根据左上角、左下角的日程表填充右上角和右下角的日程表
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