約瑟夫環問題的連結串列實現
據說著名猶太曆史學家 Josephus有過以下的故事:在羅馬人佔領喬塔帕特後,39 個猶太人與Josephus及他的朋友躲到一個洞中,39個猶太人決定寧願死也不要被敵人抓到,於是決定了一個自殺方式,41個人排成一個圓圈,由第1個人開始報數,每報數到第3人該人就必須自殺,然後再由下一個重新報數,直到所有人都自殺身亡為止。然而Josephus 和他的朋友並不想遵從。首先從一個人開始,越過k-2個人(因為第一個人已經被越過),並殺掉第k個人。接著,再越過k-1個人,並殺掉第k個人。這個過程沿著圓圈一直進行,直到最終只剩下一個人留下,這個人就可以繼續活著。問題是,給定了和,一開始要站在什麼地方才能避免被處決?Josephus要他的朋友先假裝遵從,他將朋友與自己安排在第16個與第31個位置,於是逃過了這場死亡遊戲。
後來人們把這個問題進行了簡化:N個人圍成一圈,從第1個人開始報數,將報第M個數的人殺掉,然後從第M+1個人又從1開始報數,報第M個數的人殺掉,如此迴圈······ 最後剩下一個,其餘人都將被殺掉。例如N=6,M=5,被殺掉的順序是:5,4,6,2,3。最後能活下來的人是 1。這個問題就是經典的約瑟夫環問題,有時也稱約瑟夫置換或丟手絹問題。是一個經常出現在電腦科學和數學中的問題。
約瑟夫問題並不難,但求解的方法很多;題目的變化形式也很多。這裡給出一種用連結串列實現的方法:
我們用一個單迴圈連結串列來模擬圍成一圈的N個人,用結構體來構成人員資訊,結構體中儲存兩個成員,其中一個為指向下一個人的指標,已構成環形鏈,另一個成員記錄人員所處的位置序號。殺掉一個人就刪除一個節點的資訊。如此迴圈,直到只剩下一個人,即活下來的那個人。
具體實現程式碼如下,希望和大家一起交流學習。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
typedef int DataType;
typedef struct Node
{
DataType data;
struct Node * next;
}Node, *pNode;
pNode cur = NULL;//當前節點 pNode pre = NULL;//當前結點的前一個節點 pNode head = NULL;//頭節點 pNode CreateNode( DataType n)//用單迴圈連結串列建立約瑟夫環 { int i = 0; for (i = 1; i <= n;i++) { pNode tmp = (pNode)malloc(sizeof(Node)); if (NULL == tmp) { printf("out of memory !\n"); exit(EXIT_FAILURE); } else { cur = tmp; cur->data = i; cur->next = NULL; } if (head == NULL) { head = cur; } else { pre->next = cur; } pre = cur; } cur ->next = head;//連結串列尾節點指向頭節點形成環 return head; }
void JosephCircle(DataType num, DataType count)
{
int i = 0;
int j = 0;
cur =CreateNode(num);
while (cur->next != cur)//判斷連結串列中是否只剩下一個人
{
for (i = 1; i <num ;i++)
{
for (j = 1;j < count ; j++)
{
pre = cur;
cur = cur->next;
}
printf("第%d個出局的人是第%d 位\n", i, cur->data);
pre->next = cur->next;
free(cur);
cur = pre->next;
}
}
printf("最終活下來的人是第 %d 位\n", cur->data);
}
int main()
{
int num;//約瑟夫環總人數
int count;//出局的人所報的數
printf("請輸入約瑟夫環問題的總人數num-> ");
scanf("%d", &num);
printf("請輸入約瑟夫環問題中第幾個報數的人出局-> ");
scanf("%d", &count);
JosephCircle( num, count);
system("pause");
return 0;
}
執行結果:
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