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[算法经典] 约瑟夫环问题

时间:2022-11-09 17:59:10浏览次数:35  
标签:数字 删除 int 约瑟夫 问题 递归 算法 经典

 原文链接:https://blog.csdn.net/qq_40692274/article/details/124592025

【前言】本文讨论经典算法问题约瑟夫环问题的递归解法。

 

一、问题描述
作为算法中的经典问题,约瑟夫环问题自诞生以来有各种各样的变种描述,丢手绢、游戏获胜者、圆圈中最后剩下的数字、点名游戏等等,但都是同样的数学模型和解题思路。为了讨论该问题,现在将其统一描述如下:

0 , 1 , … , n-1 这 n 个数字围成一个圆,从数字 0 开始,每次从这个圆里删除第 m 个数字(删除后从下一个数字开始重新计数)。求这个圆圈里剩下的最后一个数字是多少。

样例

输入:int n = 6, int m = 3
输出:int ret = 0
讲解:
0, 1, 2, 3, 4, 5 从0开始删除第3个数字,012,2退出
0, 1, 3, 4, 5  从3开始删除第3个数字,345,5退出
0, 1, 3, 4   从0开始删除第3个数字,013,3退出
0, 1, 4    从4开始删除第3个数字,401,1退出
0, 4     从4开始删除第3个数字,404,4退出
0是最后剩下的数字
二、递归解法
本文不再讲解 数组模拟 的解法,直接讨论递归法。约定用记号f(n,m)表示n个数、每次删除第m个时该问题的解,例如由上述样例就有f(6,3)=0。

1、思路分析

我们再来仔细推演f(6,3)的计算过程,“ 0, 1, 2, 3, 4, 5 ”在第一轮中有6个数字,删除从0开始的第3个数字“ 2 ”以后剩下“ 0, 1, 3, 4, 5 ”。接着的第二轮中还有5个数字,要从“ 3 ”开始继续删除第3个数字,由于这些数字围成一个圆,我们不妨把“ 0, 1 ”放在“ 3, 4, 5 ”的后面变成“ 3, 4, 5, 0, 1 ”方便计算。

 

 


调整位置后,第2轮的f(6,3)不禁我们联想到f(5,3),f(5,3)第1轮和f(6,3)第2轮同样有5个数字、同样从第1个位置开始删除第3个数字,换言之,他们要删除的元素位置是一样的,不一样的仅仅是位置上的值。只要我们能找到相同位置上值的关系,就能通过f(5,3)求出f(6,3)、f(4,3)求出f(5,3)、f(3,3)求出f(4,3),直到利用f(1,3)=0回溯。

 

 

观察后发现,f(5,3)中的0对应f(6,3)的3、1对应4、2对应5、3对应0、4对应1,也即f(6,3) = ( f(5,3)+3 ) % 6。如果继续列举就会进一步发现:f(5,3) = ( f(4,3)+3 ) % 6、f(4,3) = ( f(3,3)+3 ) % 6…由此我们就找到了f(n,m)的通项公式为

f(n,m) = ( f(n-1,m)+m ) % n  直到f(1,m)=0

利用这个公式,我们可以很容易地使用递归法解决约瑟夫环问题。

2、源代码

private int lastNum(int n, int m)
{
if (n==1)
return 0;
return ( lastNum(n-1,m)+m ) % n;
}
 
3、复杂度分析

时间复杂度:O(n)  对n个数要计算n次f(n,m)
空间复杂度:O(n)  计算n次f(n,m)时递归n-1次
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标签:数字,删除,int,约瑟夫,问题,递归,算法,经典
From: https://www.cnblogs.com/kelelipeng/p/16874635.html

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