迴圈連結串列和約瑟夫環
迴圈連結串列時另一種形式的鏈式儲存結構,把單鏈表中指向最後一個結點的指標指向單鏈表的表頭結點,就形成了一個迴圈連結串列。迴圈連結串列無論從連結串列中的任意出發點出發均可找到表中的其他結點。
約瑟夫問題是猶太曆史學家約瑟夫的一個故事: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
用迴圈連結串列來實現約瑟夫問題是一個很好的選擇,第一,連結串列插入和刪除元素的操作非常簡單,第二,迴圈連結串列時一個環,可以持續進行計數殺人。然後我就花了一整天的時間來搞迴圈連結串列和約瑟夫問題。
標頭檔案:(CirLinkList.h)
//CirLinkList迴圈連結串列 #ifndef CIRLINKLIST_H_ #define CIRLINKLIST_H_ #include <iostream> using std::cout; using std::endl; template<typename T> struct Node { T data; Node<T> *next; //建構函式 Node(); Node(T item, Node<T> *link=NULL); }; template <typename T> Node<T>::Node() { next=NULL; } template<typename T> Node<T>::Node(T item, Node<T> *link=NULL) { data=item; next=link; } template <typename T> class SimpleCirLinkList { protected: Node<T> *head; void Init(); public: Node<T> *GetElemPtr(int position) const; SimpleCirLinkList();//建構函式 virtual ~SimpleCirLinkList();//解構函式 bool IsEmpty(); int Length() const; void Clear(); void GetElem(int position, T &e); SimpleCirLinkList<T> &SetElem(int position, const T e); SimpleCirLinkList<T> &DeleteElem(int position, T &e); SimpleCirLinkList<T> &DeleteNode(Node<T> *tempPtr); SimpleCirLinkList<T> &InsertElem(int position, const T e); SimpleCirLinkList(const SimpleCirLinkList<T> ©); SimpleCirLinkList<T> &operator =(const SimpleCirLinkList<T> ©); }; //初始化 template<typename T> void SimpleCirLinkList<T>::Init() { head=new Node<T>; head->next=head; } template<typename T> Node<T> *SimpleCirLinkList<T>::GetElemPtr(int position) const { int curPosition=1; Node<T> *tempPtr=head->next; if(position==0) { return head; } while(tempPtr->next!=head && curPosition<position) { tempPtr=tempPtr->next; ++curPosition; } if(tempPtr!=head && curPosition==position) { return tempPtr; } else { return NULL; } } //建構函式 template<typename T> SimpleCirLinkList<T>::SimpleCirLinkList() { Init(); } template <typename T> SimpleCirLinkList<T>::~SimpleCirLinkList() //解構函式 { Clear(); delete head; } template <typename T> int SimpleCirLinkList<T>::Length() const { int count=0; Node<T> *tempPtr; for(tempPtr=head->next; tempPtr!=head; tempPtr=tempPtr->next) { ++count; } return count; } template <typename T> bool SimpleCirLinkList<T>::IsEmpty() { if(head->next==head) { return true; } else { return false; } } template <typename T> void SimpleCirLinkList<T>::Clear() { T temp; while(Length()>0) { DeleteElem(1,temp); } } template <typename T> void SimpleCirLinkList<T>::GetElem(int position, T &e) { Node<T> *tempPtr; if(position<1 || position>Length()) { cout<<"獲取元素時超出範圍!"<<endl; } else { tempPtr=GetElemPtr(position); e=tempPtr->data; } } template <typename T> SimpleCirLinkList<T> &SimpleCirLinkList<T>::SetElem(int position, const T e) { Node<T> *tempPtr; if(position<1 || position>Length()) { cout<<"獲取元素時超出範圍!"<<endl; } else { tempPtr=GetElemPtr(position); tempPtr->data=e; } return *this; } template <typename T> SimpleCirLinkList<T> &SimpleCirLinkList<T>::DeleteElem(int position, T &e) { Node<T> *tempPtr; Node<T> *dePtr; if(position<1 || position>Length()) { cout<<"獲取元素時超出範圍!"<<endl; } else { tempPtr=GetElemPtr(position-1); Node<T> *newPtr=tempPtr->next; dePtr=newPtr->next; e=newPtr->data; tempPtr->next=dePtr; delete newPtr; } return *this; } template<typename T> SimpleCirLinkList<T> &SimpleCirLinkList<T>::DeleteNode(Node<T> *tempPtr) { Node<T> *newPtr=head;//=GetElemPtr(tempPtr->data-1); while(newPtr->next!=tempPtr) { newPtr=newPtr->next; } newPtr->next=tempPtr->next; delete tempPtr; return *this; } template <typename T> SimpleCirLinkList<T> &SimpleCirLinkList<T>::InsertElem(int position, const T e) { if(position<1 || position>(Length()+1)) { cout<<"獲取元素時超出範圍!"<<endl; } else { Node<T> *tempPtr; Node<T> *newPtr=new Node<T>; newPtr->data=e; tempPtr=GetElemPtr(position-1); newPtr->next=tempPtr->next; tempPtr->next=newPtr; } return *this; } template <typename T> SimpleCirLinkList<T>::SimpleCirLinkList(const SimpleCirLinkList<T> ©) { //建構函式拷貝類引數必須為const的引用 int copyLength=copy.Length(); Init(); Node<T> *tempPtr=head->next; for(int curPosition=1; curPosition<=copyLength; curPosition++) { tempPtr=copy.GetElemPtr(curPosition); InsertElem(curPosition,tempPtr->data); } } template <typename T> SimpleCirLinkList<T> &SimpleCirLinkList<T>::operator =(const SimpleCirLinkList<T> ©) { if(copy!=this) { int copyLength=copy.Length(); Init(); Node<T> *tempPtr=head->next; for(int curPosition=1; curPosition<=copyLength; curPosition++) { tempPtr=copy.GetElemPtr(curPosition); InsertElem(curPosition,tempPtr->data); } } return *this; } template <typename T> std::ostream &operator <<(std::ostream &os, SimpleCirLinkList<T> &CirLinkList) { T e; for(int curPosition=1; curPosition<=CirLinkList.Length(); curPosition++) { CirLinkList.GetElem(curPosition,e); cout<<e<<" "; } return os; } #endif
原始檔:(CirLinkList.cpp)
結果:// CirLinkList.cpp : 定義控制檯應用程式的入口點。 // #include "stdafx.h" #include "CirLinkList.h" #include <iostream> using namespace std; //n為共有多少人,m為數到幾自殺。(41,3) void Josephus(int n, int m) { SimpleCirLinkList<int> CirLink; for(int i=1; i<=n; i++) { CirLink.InsertElem(i,i); } cout<<"約瑟夫連結串列為:"<<CirLink<<endl; Node<int> *deadmanPtr; Node<int> *tempPtr=CirLink.GetElemPtr(1); int e,s; cout<<"殺人順序為:"; for(int i=1; i<=n; i++) { for(int j=1; j<=2; j++) { if(tempPtr==CirLink.GetElemPtr(0)) { tempPtr=tempPtr->next; } tempPtr=tempPtr->next; if(tempPtr==CirLink.GetElemPtr(0)) { tempPtr=tempPtr->next; } } e=tempPtr->data; cout<<e<<" "; deadmanPtr=tempPtr->next; CirLink.DeleteNode(tempPtr); tempPtr=deadmanPtr; /*CirLink.DeleteElem(e,s);*/ } cout<<endl; } int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) { SimpleCirLinkList<int> CirLinkList; cout<<"連結串列的長度為:"<<CirLinkList.Length()<<endl; cout<<"連結串列是否為空? "; if(CirLinkList.IsEmpty()==1) { cout<<"Yes!"<<endl; } else { cout<<"No!"<<endl; } //CirLinkList.InsertElem(0,1); CirLinkList.InsertElem(1,2); CirLinkList.InsertElem(2,3).InsertElem(3,4).InsertElem(4,5).InsertElem(5,6); cout<<"連結串列的長度為:"<<CirLinkList.Length()<<endl; cout<<"連結串列是否為空? "; if(CirLinkList.IsEmpty()==1) { cout<<"Yes!"<<endl; } else { cout<<"No!"<<endl; } cout<<"迴圈連結串列為:"<<CirLinkList<<endl; //複製連結串列 //SimpleLinkList<int> copy(LinkList); SimpleCirLinkList<int> copy=CirLinkList; copy.InsertElem(2,0).InsertElem(3,0); cout<<"連結串列的長度為:"<<copy.Length()<<endl; cout<<"連結串列是否為空? "; if(copy.IsEmpty()==1) { cout<<"Yes!"<<endl; } else { cout<<"No!"<<endl; } cout<<"迴圈連結串列為:"<<copy<<endl; cout<<"設定值之後:"<<endl; copy.SetElem(1,100); cout<<"迴圈連結串列為:"<<copy<<endl; //清除連結串列 cout<<"清空連結串列"<<endl; copy.Clear(); cout<<"連結串列的長度為:"<<copy.Length()<<endl; cout<<"連結串列是否為空? "; if(copy.IsEmpty()==1) { cout<<"Yes!"<<endl; } else { cout<<"No!"<<endl; } Josephus(41, 3); system("pause"); return 0; }
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