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HDOJ 1443 約瑟夫環的最新應用分析詳解

編輯:C語言基礎知識
k個男生和k個女生站成一列,前面k個是男生,後面k個是女生,從第一個男生開始報數,報到隊列最後一個同學,循環到隊首繼續報,並且如果一個同學報到的數是m,這個同學就出列,然後後面的同學繼續從1開始報數,現在求一個數m,使k個女生全部出列,而男生沒有出列。

輸入:男生女生的個數k(男生女生人數相等都為k,輸出:m值
例: 輸入:2,輸出:7
輸入:4,輸出:30

本題是約瑟夫環變形 先引入Joseph遞推公式,設有n個人(0,...,n-1),數m,則第i輪出局的人為f(i)=(f(i-1)+m-1)%(n-i+1),f(0)=0; f(i) 表示當前子序列中要退出的那個人(當前序列編號為0~(n-i));
拿個例子說:K=4,M=30;
代碼如下:

f(0)=0;
      f(1)=(f(0)+30-1)%8=5; 序列(0,1,2,3,4,5,6,7)中的5
      f(2)=(f(1)+30-1)%7=6; 序列(0,1,2,3,4,6,7)中的7
      f(3)=(f(2)+30-1)%6=5; 序列(0,1,2,3,4,6)中的6
      f(4)=(f(3)+30-1)%5=4; 序列(0,1,2,3,4)中的4
      ........

依據題意,前K個退出的人必定是後K個人,所以只要前k輪中只要有一次f(i)<k則此m不符合題意。
注意:
本題有幾點需要注意,否則很容易超時;
第一點、運用公式j=(j+m-1)%(n-i),推導出下一個出現的元素在第幾號位置,如果j<k的話,不符合題意。
第二點、就是m,當只剩下k+1個數的時候,則上一個消失的數一定是在目前僅剩的bad左邊或者是右邊,所以m%(k+1)==0或者1
有了這兩個條件,可以加快程序的速度。。。
完整的實現代碼如下:
代碼如下:

#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
int x[15];
/*
運用公式j=(j+m-1)%(len-i);推導出下一個出現的元素在第幾號位置,如果j<k的話,不符合題意。
若有7個人,報到3的人依次出列
第一次 j=(j+m-1)%(len-i)=(0+3-1)%(7-0)=2   下標為2的3出列   新序列為  1 2 4 5 6 7
第二次 j=(j+m-1)%(len-i)=(2+3-1)%(7-1)=4   下標為4的6出列   新序列為  1 2 4 5 7
第三次 j=(j+m-1)%(len-i)=(4+3-1)%(7-2)=1   下標為1的2出列   新序列為  1 4 5 7
第四次 j=(j+m-1)%(len-i)=(1+3-1)%(7-3)=3   下標為3的7出列   新序列為  1 4 5
第五次 j=(j+m-1)%(len-i)=(3+3-1)%(7-4)=2   下標為2的5出列   新序列為  1 4
第六次 j=(j+m-1)%(len-i)=(2+3-1)%(7-5)=0   下標為0的1出列   新序列為  4
第七次 j=(j+m-1)%(len-i)=(0+3-1)%(7-6)=0   下標為0的4出列   新序列為空,至此,所有人已經全部出列,出列的順序為:3 6 2 7 5 1 4
*/
int test(int k,int m)
{
 int i,j=0,len=k*2;
 for(i=0;i<k;i++)
 {
  j=(j+m-1)%(len-i);    //約瑟夫環公式
  if(j<k)
   return 0;     //遇到前k輪中有小於k的直接返回0
 }
 return 1;
}
/*
接下來說說m的取值范圍:我們考察一下只剩下k+1個人時候情況,即壞人還有一個未被處決,
那麼在這一輪中結束位置必定在最後一個壞人,那麼開始位置在哪呢?這就需要找K+2個人的結束位置,
然而K+2個人的結束位置必定是第K+2個人或者第K+1個人,這樣就出現兩種順序情況:GGGG.....GGGXB 或  GGGG......GGGBX (X表示有K+2個人的那一輪退出的人)所以有K+1個人的那一輪的開始位置有兩種可能即最後一個位置或K+1的那個位置,限定m有兩種可能:
GGGG......GGGBX 若K+2個人的結束位置在最後一個(第K+2個),則m%(k+1)==0
GGGG......GGGXB 若K+2個人的結束位置在倒數第二個(第K+1個),則m%(k+1)==1
*/
void Joseph(void)
{
 int m,k;
 for(k=1;k<15;k++)
 {
  m=k+1;
  while(1)
  {
   if(test(k,m))     // m%(k+1)==0的情況
   {
    x[k]=m;
    break;
   }
   if(test(k,m+1))     // m%(k+1)==1的情況
   {
    x[k]=m+1;
    break;
   }
   m+=k+1;
  }
 }
}
int main(void)
{
    int k;
 Joseph();
 while(scanf("%d",&k),k)
  printf("%d\n",x[k]);
 system("pause");
}

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