HDOJ 1443 約瑟夫環(huán)的最新應(yīng)用分析詳解
k個(gè)男生和k個(gè)女生站成一列,前面k個(gè)是男生,后面k個(gè)是女生,從第一個(gè)男生開始報(bào)數(shù),報(bào)到隊(duì)列最后一個(gè)同學(xué),循環(huán)到隊(duì)首繼續(xù)報(bào),并且如果一個(gè)同學(xué)報(bào)到的數(shù)是m,這個(gè)同學(xué)就出列,然后后面的同學(xué)繼續(xù)從1開始報(bào)數(shù),現(xiàn)在求一個(gè)數(shù)m,使k個(gè)女生全部出列,而男生沒有出列。
輸入:男生女生的個(gè)數(shù)k(男生女生人數(shù)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(huán)變形 先引入Joseph遞推公式,設(shè)有n個(gè)人(0,...,n-1),數(shù)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(dāng)前子序列中要退出的那個(gè)人(當(dāng)前序列編號(hào)為0~(n-i));
拿個(gè)例子說(shuō):K=4,M=30;
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(jù)題意,前K個(gè)退出的人必定是后K個(gè)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(diǎn)需要注意,否則很容易超時(shí);
第一點(diǎn)、運(yùn)用公式j(luò)=(j+m-1)%(n-i),推導(dǎo)出下一個(gè)出現(xiàn)的元素在第幾號(hào)位置,如果j<k的話,不符合題意。
第二點(diǎn)、就是m,當(dāng)只剩下k+1個(gè)數(shù)的時(shí)候,則上一個(gè)消失的數(shù)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(gè)條件,可以加快程序的速度。。。
完整的實(shí)現(xiàn)代碼如下:
#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
int x[15];
/*
運(yùn)用公式j(luò)=(j+m-1)%(len-i);推導(dǎo)出下一個(gè)出現(xiàn)的元素在第幾號(hào)位置,如果j<k的話,不符合題意。
若有7個(gè)人,報(bào)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(biāo)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(biāo)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(biāo)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(biāo)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(biāo)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(biāo)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(biāo)為0的4出列 新序列為空,至此,所有人已經(jīng)全部出列,出列的順序?yàn)椋? 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(huán)公式
if(j<k)
return 0; //遇到前k輪中有小于k的直接返回0
}
return 1;
}
/*
接下來(lái)說(shuō)說(shuō)m的取值范圍:我們考察一下只剩下k+1個(gè)人時(shí)候情況,即壞人還有一個(gè)未被處決,
那么在這一輪中結(jié)束位置必定在最后一個(gè)壞人,那么開始位置在哪呢?這就需要找K+2個(gè)人的結(jié)束位置,
然而K+2個(gè)人的結(jié)束位置必定是第K+2個(gè)人或者第K+1個(gè)人,這樣就出現(xiàn)兩種順序情況:GGGG.....GGGXB 或 GGGG......GGGBX (X表示有K+2個(gè)人的那一輪退出的人)所以有K+1個(gè)人的那一輪的開始位置有兩種可能即最后一個(gè)位置或K+1的那個(gè)位置,限定m有兩種可能:
GGGG......GGGBX 若K+2個(gè)人的結(jié)束位置在最后一個(gè)(第K+2個(gè)),則m%(k+1)==0
GGGG......GGGXB 若K+2個(gè)人的結(jié)束位置在倒數(shù)第二個(gè)(第K+1個(gè)),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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