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51nod 1073約瑟夫環 遞歸公式法

tar con for names 問題 print 第一個 描述 span

約瑟夫環問題的原來描述為,設有編號為1,2,……,n的n(n>0)個人圍成一個圈,從第1個人開始報數,報到m時停止報數,報m的人出圈,再從他的下一個人起重新報數,報到m時停止報數,報m的出圈,……,如此下去,直到所有人全部出圈為止。當任意給定n和m後,設計算法求n個人出圈的次序。 稍微簡化一下。

問題描述:n個人(編號0~(n-1)),從0開始報數,報到(m-1)的退出,剩下的人繼續從0開始報數。求勝利者的編號。

利用數學推導,如果能得出一個通式,就可以利用遞歸、循環等手段解決。下面給出推導的過程:

(1)第一個被刪除的數為 (m - 1) % n。

(2)假設第二輪的開始數字為k,那麽這n - 1個數構成的約瑟夫環為k, k + 1, k + 2, k +3, .....,k - 3, k - 2。做一個簡單的映射。

k -----> 0
k+1 ------> 1
k+2 ------> 2
...
...

k-2 ------> n-2

這是一個n -1個人的問題,如果能從n - 1個人問題的解推出 n 個人問題的解,從而得到一個遞推公式,那麽問題就解決了。假如我們已經知道了n -1個人時,最後勝利者的編號為x,利用映射關系逆推,就可以得出n個人時,勝利者的編號為 (x + k) % n。其中k等於m % n。代入(x + k) % n <=> (x + (m % n))%n <=> (x%n + (m%n)%n)%n <=> (x%n+m%n)%n <=> (x+m)%n

(3)第二個被刪除的數為(m - 1) % (n - 1)。

(4)假設第三輪的開始數字為o,那麽這n - 2個數構成的約瑟夫環為o, o + 1, o + 2,......o - 3, o - 2.。繼續做映射。

o -----> 0
o+1 ------> 1
o+2 ------> 2
...
...

o-2 ------> n-3

這是一個n - 2個人的問題。假設最後的勝利者為y,那麽n -1個人時,勝利者為 (y + o) % (n -1 ),其中o等於m % (n -1 )。代入可得 (y+m) % (n-1)

要得到n - 1個人問題的解,只需得到n - 2個人問題的解,倒推下去。只有一個人時,勝利者就是編號0。下面給出遞推式:

f [1] = 0;
f [ i ] = ( f [i -1] + m) % i; (i>1)

有了遞推公式,實現就非常簡單了,給出循環的兩種實現方式。再次表明用標準庫的便捷性。

對於上面第一個映射表,由映射關系可得,如果0~n-1中某人報了m-1,設這個人為x,那麽原位置一定是(x+k)%n

相信大家都能看出規律,為什麽要%n,因為後面的序號不會一直無限制增大,會變小,比如4,5,6,7,1,2,那麽1和2就是(4+4)%7,(4+5)%7

附上代碼,當然這題也可以遞歸推一推,但沒有必要

#include <stdio.h>

using namespace std;
const int maxn=1e6+7;
int f[maxn];
int main(){
    int n,k;
    scanf("%d%d",&n,&k);
    f[1]=0;
    for(int i=2;i<=n;++i){
        f[i]=(f[i-1]+k)%i;
    }
    printf("%d",f[n]+1);
    return 0;
}

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