微軟演算法100道題

2021-07-07 08:13:01 字數 1598 閱讀 5880

題目:

n個數字(0,1,…,n-1)形成乙個圓圈,從數字0開始,

每次從這個圓圈中刪除第m個數字(第乙個為當前數字本身,第二個為當前數字的下乙個數字)。

當乙個數字刪除後,從被刪除數字的下乙個繼續刪除第m個數字。

求出在這個圓圈中剩下的最後乙個數字。

思路:

這道題的思路。。。

分析:既然題目有乙個數字圓圈,很自然的想法是我們用乙個資料結構來模擬這個圓圈。在常用的資料結構中,我們很容易想到用環形列表。我們可以建立乙個總共有m個數字的環形列表,然後每次從這個列表中刪除第m個元素。 

在參考**中,我們用stl中std::list來模擬這個環形列表。由於list並不是乙個環形的結構,因此每次跌代器掃瞄到列表末尾的時候,要記得把跌代器移到列表的頭部。這樣就是按照乙個圓圈的順序來遍歷這個列表了。 

這種思路需要乙個有n個結點的環形列表來模擬這個刪除的過程,因此記憶體開銷為o(n)。而且這種方法每刪除乙個數字需要m步運算,總共有n個數字,因此總的時間複雜度是o(mn)。當m和n都很大的時候,這種方法是很慢的。 

接下來我們試著從數學上分析出一些規律。首先定義最初的n個數字(0,1,…,n-1)中最後剩下的數字是關於n和m的方程為f(n,m)。 

在這n個數字中,第乙個被刪除的數字是m%n-1,為簡單起見記為k。那麼刪除k之後的剩下n-1的數字為0,1,…,k-1,k+1,…,n-1,並且下乙個開始計數的數字是k+1。相當於在剩下的序列中,k+1排到最前面,從而形成序列k+1,…,n-1,0,…k-1。該序列最後剩下的數字也應該是關於n和m的函式。由於這個序列的規律和前面最初的序列不一樣(最初的序列是從0開始的連續序列),因此該函式不同於前面函式,記為f』(n-1,m)。最初序列最後剩下的數字f(n,m)一定是剩下序列的最後剩下數字f』(n-1,m),所以f(n,m)=f』(n-1,m)。 

接下來我們把剩下的的這n-1個數字的序列k+1,…,n-1,0,…k-1作乙個對映,對映的結果是形成乙個從0到n-2的序列: 

k+1     ->     0 

k+2     ->     1 

… n-1     ->     n-k-2 

0    ->     n-k-1 

… k-1    ->    n-2 

把對映定義為p,則p(x)= (x-k-1)%n,即如果對映前的數字是x,則對映後的數字是(x-k-1)%n。對應的逆對映是p-1(x)=(x+k+1)%n。 

由於對映之後的序列和最初的序列有同樣的形式,都是從0開始的連續序列,因此仍然可以用函式f來表示,記為f(n-1,m)。根據我們的對映規則,對映之前的序列最後剩下的數字f』(n-1,m)= p-1 [f(n-1,m)]=[f(n-1,m)+k+1]%n。把k=m%n-1代入得到f(n,m)=f』(n-1,m)=[f(n-1,m)+m]%n。 

經過上面複雜的分析,我們終於找到乙個遞迴的公式。要得到n個數字的序列的最後剩下的數字,只需要得到n-1個數字的序列的最後剩下的數字,並可以依此類推。當n=1時,也就是序列中開始只有乙個數字0,那麼很顯然最後剩下的數字就是0。我們把這種關係表示為: 

0                   n=1 

f(n,m)={ 

[f(n-1,m)+m]%n      n>1 

然後就按這個公式寫。。。。

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