【算法】约瑟夫环原理及其公式
问题描述
将n个人围成一个圈,从1开始依次数数,数到k或者k的倍数时,这个人出局,如此循环直到环中只剩一个人的时候这个人获胜
算法原理
可以把这个圈想想成一条直线,假设一开始有11人,k=3
将这11个人从1到11进行编号
从1开始报数,此时的人数是11
第一个被淘汰出局的是3
注意,这里淘汰到三继续往后数的话,就相当于4是第一个人,再从1开始计数,此时的人数为10
可以看出11个人从1开始报数,可以等效为10个人从4开始报数,不过少一个3号,但是我们找的是对应的下标,而不是具体的人,所以并没有什么影响
数次循环往复,相当于每淘汰一个人,数组整体向前移动k位(此处k=3,所以是移动三位),因为是整体移动,说明最后获胜的人也是向前移动k位,当已知11个人k=3时最终获胜的人的标号为6(数组中的下标为5)时,易推出10个人k=3时最终获胜的人为(6-3)%10(当前的人数)
可以推出,每增加一个人后,数组整体向后移动k位,这样n就可以从1开始通过递归推出
每当淘汰一个人,数组整体向前移动k位
每当增加一个人,数组整体向后移动k位
公式为
f(n,k)=(f(n-1,k)+k)%n 求出的是下标位置,而不是这个人的编号,如果是编号的话还需要加1
(下标是从0开始的,编号是从1开始的)
当n=1时,代表只有一个人,获胜者就是这个人,他的编号是1,但是下标位置为0
当n=2时,f(1,k)=0,f(2,k)=k%n;
...
依次类推即可求出f(n,k);
最后结果要+1,因为求出来的结果是下标位置,而不是这个人的编号
核心代码实现
int cir(int n,int k) { int p=0; for(int i=2;i<=n;i++) //因为i==1开始的时候就是p=0,所以直接让p=0,跳过第一个 { p=(p+k)%i; } return p+1; //返回的是下标位置,+1才是人的编号 }
例题