数据结构代码集训day16(适合考研、自学、期末和专升本)

本题来自B站up:白话拆解数据结构


今日题目就一个:约瑟夫环问题。

一个圈共有N个人(N为不确定的数字),第一个人的编号为0或者1(两个都可以,看你的程序如何编写),假设这边我将第一个人的编号设置为1号,那么第二个人的编号就为2号,第三个人的编号就为3号,第N个人的编号就为N号,现在提供一个数字M,第一个人开始从1报数,第二个人报的数就是2,依次类推,报到M这个数字的人出局,紧接着从出局的这个人的下一个人重新开始从1报数,和上面过程类似,报到M的人出局,直到N个人全部出局,请问,这个出局的顺序是什么?

这张图内圈代表元素,外圈代表出局的顺序。这里的元素有10个,报到三出局。出局就相当于从这个圈出去了,圈内元素减1。


这题有三种方法,第一个方法是用顺序表,用i记录出列下标,用count记录出列的个数,由于走完一圈后需要回到开头继续数,所以要i=i%L.length重置一下,删除的操作就是元素前移,前面已经说过了。

void fa1(SqList &L,int N,int M){

int count=0,i=0;

while(count!=N){

for(int k=0;k<M-1;k++,i++);

if(i>=L.length) i=i%L.length;

printf("%d ",L.data[i]);

for(int j = i; j < L.length - 1; j++) {

L.data[j] = L.data[j + 1];

}

count++;

L.length--;

}

}

**实践:**打印依次出队的元素

法二:用循环单链表,刚好类似于图上的结构,和上面一样,找M,然后删除,就是重置的时候注意一下就行了。

void fa2(Linklist &L,int N,int M){

if (L == NULL || L->next == L)

return; // 空链表或链表只有一个节点时,无需删除

Lnode *pre ,*p; // 删除的两个指针

pre=L;

p=L->next;

while(L!=L->next){

for(int i=0;i<M-1;i++){

pre=p;

p=p->next;

if(p==L){ // 重置

p=p->next;

pre=pre->next;

}

}

printf("%d ",p->data);

pre->next=p->next;

free(p);

p=pre->next;

}

}

实践:

法三:递归的做法,当 i == 1 时,表示只剩下一个人。这时,这个人的位置通过公式 (M - 1 + N) % N 来计算;函数通过调用自身,递归地减少人数(N-1)和索引(i-1),逐步缩小问题的规模;递归调用的结果会通过加上步长 M 并取模 N 来调整,确保计算的位置在当前圆圈中有效。

int fa3(int N,int M,int i){

if(i==1) return (M-1+N)%N;

else return (fa3(N-1,M,i-1)+M)%N;

}

**实践:**这里输出的是位序,换算出来和上面一样。

cpp 复制代码
#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <stack>
#include <ctime>
using namespace std;

typedef int ElemType;

struct SqList {
    ElemType data[100];
    int length;
};

typedef struct Lnode{
    int data;
    Lnode *next;
}Lnode,*Linklist;

Linklist list_insertbytail(Linklist &L) {
    Lnode *s;
    int x;
    
    // 初始化头节点(哨兵节点),不存储实际数据
    L = (Lnode*)malloc(sizeof(Lnode));
    L->next = L;  // 初始化为循环结构
    Lnode *r = L; // r始终指向链表的尾节点
    
    cin >> x;
    while (x != 9999) {
        s = (Lnode*)malloc(sizeof(Lnode));  // 为新节点分配空间
        s->data = x;                        // 将数据存入新节点
        s->next = L;                        // 新节点的next指向头节点,形成环

        r->next = s;                        // 将新节点链接到尾部
        r = s;                              // 更新尾节点指针为r
        
        cin >> x;                           // 继续输入下一个数据
    }

    return L;  // 返回循环链表
}

// 约瑟夫环问题,N个人报数,报到M的出列,从M的下一个开始报,报到M的再次出列,问剩下的那个是谁
class Solution{
public: 
    void fa1(SqList &L,int N,int M){    // 找M,删M,从下一个开始
        int count=0,i=0;  // count统计出列个数,到N-1就行了
        while(count!=N){
            for(int k=0;k<M-1;k++,i++);
            if(i>=L.length)      i=i%L.length;
            printf("%d ",L.data[i]);
            for(int j = i; j < L.length - 1; j++) {
            L.data[j] = L.data[j + 1];
        }
            count++;
            L.length--;
            
        }

    }

    void fa2(Linklist &L,int N,int M){
        if (L == NULL || L->next == L) 
            return; // 空链表或链表只有一个节点时,无需删除
        Lnode *pre ,*p;
        pre=L;
        p=L->next;
        while(L!=L->next){
            for(int i=0;i<M-1;i++){
                pre=p;
                p=p->next;
                if(p==L){
                p=p->next;
                pre=pre->next;
                }
            }
            printf("%d ",p->data);
            
            pre->next=p->next;
            free(p);
            p=pre->next;
            }

    }

    int fa3(int N,int M,int i){
        if(i==1)    return (M-1+N)%N;
        else return (fa3(N-1,M,i-1)+M)%N;
    }

};

int main(){
    // SqList L;
    // L.length =10;
    // // srand(static_cast<unsigned int>(time(nullptr)));
    // // // 随机赋值
    // for(int i =0;i<L.length;i++){
    //     L.data[i] = i+1;   
    // }
    // Linklist L;
    // list_insertbytail(L);
    // Lnode *p = L->next;
    int N,M;
    cin>>N>>M;
    printf("start:");
    Solution a;
    // a.fa1(L,10,3);
    for(int i=1;i<=N;i++)
        printf("%d ",a.fa3(N,M,i));
    return 0;
}
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