约瑟夫环问题的原来描述为,设有编号为1,2,……,n的n(n>0)个人围成一个圈,从第1个人开始报数,报到m时停止报数,报m的人出圈,再从他的下一个人起重新报数,报到m时停止报数,报m的出圈,……,如此下去,直到所有人全部出圈为止。当任意给定n和m后,设计算法求n个人出圈的次序。  稍微简化一下。

问题描述: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。

利用数学推导,如果能得出一个通式,就可以利用递归、循环等手段解决。下面给出推导的过程:

(1)第一个被删除的数为 (m - 1) % n。

(2)假设第二轮的开始数字为k,那么这n - 1个数构成的约瑟夫环为k, k + 1, k + 2, k +3, .....,k - 3, k - 2。做一个简单的映射。

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

k-2    ------>  n-2

这是一个n -1个人的问题,如果能从n - 1个人问题的解推出 n 个人问题的解,从而得到一个递推公式,那么问题就解决了。假如我们已经知道了n -1个人时,最后胜利者的编号为x,利用映射关系逆推,就可以得出n个人时,胜利者的编号为 (x + k) % n。其中k等于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)第二个被删除的数为(m - 1) % (n - 1)。

(4)假设第三轮的开始数字为o,那么这n - 2个数构成的约瑟夫环为o, o + 1, o + 2,......o - 3, o - 2.。继续做映射。

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

o-2     ------>  n-3

这是一个n - 2个人的问题。假设最后的胜利者为y,那么n -1个人时,胜利者为 (y + o) % (n -1 ),其中o等于m % (n -1 )。代入可得 (y+m) % (n-1)

要得到n - 1个人问题的解,只需得到n - 2个人问题的解,倒推下去。只有一个人时,胜利者就是编号0。下面给出递推式:

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

有了递推公式,实现就非常简单了,给出循环的两种实现方式。再次表明用标准库的便捷性。

对于上面第一个映射表,由映射关系可得,如果0~n-1中某人报了m-1,设这个人为x,那么原位置一定是(x+k)%n

相信大家都能看出规律,为什么要%n,因为后面的序号不会一直无限制增大,会变小,比如4,5,6,7,1,2,那么1和2就是(4+4)%7,(4+5)%7

附上代码,当然这题也可以递归推一推,但没有必要

#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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