約瑟夫環的數學優化

2021-07-24 19:42:58 字數 1618 閱讀 1047

首先,約瑟夫環的數學優化方法為:

為了討論方便,先把問題稍微改變一下,並不影響原意:問題描述:n個人(編號0~(n-1)),從0開始報數,報到(m-1)的退出,剩下的人繼續從0開始報數。求勝利者的編號。

我們知道第乙個人(編號一定是(m-1)%n) 出列之後,剩下的n-1個人組成了乙個新的約瑟夫環(以編號為k=m%n的人開始):      k k+1 k+2 ... n-2, n-1, 0, 1, 2, ... k-2   並且從k開始報0。現在我們把他們的編號做一下轉換:

k --> 0   k+1 --> 1   k+2 --> 2

n-1 --> n-1-k 0--> n-k

... ...   

k-3 --> n-3   k-2 --> n-2

序列1: 1, 2, 3, 4, …, n-2, n-1, n

序列2: 1, 2, 3, 4, … k-1, k+1, …, n-2, n-1, n

序列3: k+1, k+2, k+3, …, n-2, n-1, n, 1, 2, 3,…, k-2, k-1   

序列4:1, 2, 3, 4, …, 5, 6, 7, 8, …, n-2, n-1   

變換後就完完全全成為了(n-1)個人報數的子問題,假如我們知道這個子問題的解:例如x是最終的勝利者,那麼根據上面這個表把這個x變回去不剛好就是n個人情況的解嗎?!!變回去的公式很簡單,相信大家都可以推出來:

∵ k=m%n;   

∴ x' = x+k = x+ m%n ; 而 x+ m%n 可能大於n

∴x'= (x+ m%n)%n = (x+m)%n   得到 x『=(x+m)%n

如何知道(n-1)個人報數的問題的解?對,只要知道(n-2)個人的解就行了。(n-2)個人的解呢?當然是先求(n-3)的情況 ---- 這顯然就是乙個倒推問題!好了,思路出來了,下面寫遞推公式:

令f表示i個人玩遊戲報m退出最後勝利者的編號,最後的結果自然是f[n].

遞推公式:   f[1]=0;   f[i]=(f[i-1]+m)%i; (i>1)

完整的實現**如下:

[cpp] view plain copy

/* 約瑟夫環遞推公式:令f[i]表示i個人玩遊戲報m退出最後勝利者的編號,最後的結果自然是f[n]

遞推公式 f[1]=0; f[i]=(f[i-1]+m)%i; (i>1)

*/ #include 「stdio.h」

#include 「stdlib.h」

int main(void)

; scanf(「%d %d」,&n,&m);

for(i=2;i<=n;i++)

printf(「the winner is %d\n」, f[n]+1);

system(「pause」);

} 優化後的**為:

[cpp] view plain copy

#include 「stdio.h」

#include 「stdlib.h」

int main(void)

printf(「the winner is %d\n」, s+1);

system(「pause」);

}

約瑟夫環數學解法

無論是用鍊錶實現還是用陣列實現都有乙個共同點 要模擬整個遊戲過程,不僅程式寫起來比較煩,而且時間複雜度高達o nm 當n,m非常大 例如上百萬,上千萬 的時候,幾乎是沒有辦法在短時間內出結果的。我們注意到原問題僅僅是要求出最後的勝利者的序號,而不是要讀者模擬整個過程。因此如果要追求效率,就要打破常規...

約瑟夫環 數學解法

約瑟夫環是乙個數學的應用問題 已知n個人 以編號1,2,3 n分別表示 圍坐在一張圓桌周圍 從編號為k的人開始報數,數到m的那個人出列 他的下乙個人又從1開始報數,數到m的那個人又出列 依此規律重複下去,直到圓桌周圍的人全部出列。f 1 0 f i f i 1 m i i 1 includeusin...

約瑟夫環 數學策略

無論是用鍊錶實現還是用陣列實現都有乙個共同點 要模擬整個遊戲過程,不僅程式寫起來比較煩,而且時間複雜度高達o nm 當n,m非常大 例如上百萬,上千萬 的時候,幾乎是沒有辦法在短時間內出結果的。我們注意到原問題僅僅是要求出最後的勝利者的序號,而不是要讀者模擬整個過程。因此如果要追求效率,就要打破常規...