joj 2569: Musical Chairs (约瑟夫环 数学方法非迭代)

    技术2022-05-19  23

    为了讨论方便,先把问题稍微改变一下,并不影响原意:

      问题描述:n个人(编号0~(n-1)),从0开始报数,报到(m-1)的退出

      ,剩下的人继续从0开始报数。求胜利者的编号。

      我们知道第一个人(编号一定是(m-1)%n) 出列之后,剩下的n-1个人组成了一个新的约瑟夫环(以编号为k=m%n的人开始):

      k k+1 k+2 ... n-2, n-1, 0, 1, 2, ... k-2

      并且从k开始报0。

      现在我们把他们的编号做一下转换:

      k --> 0

      k+1 --> 1

      k+2 --> 2

      ...

      ...

      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

      变换后就完完全全成为了(n-1)个人报数的子问题,假如我们知道这个子问题的解:例如x是最终的胜利者,那么根据上面这个表把这个x变回去不刚好就是n个人情况的解吗?!!变回去的公式很简单,相信大家都可以推出来:

      ∵ k=m%n;

      ∴ x' = x+k = x+ m%n ; 而 x+ m%n 可能大于n

      ∴x'= (x+ m%n)%n = (x+m)%n

      得到 x‘=(x+m)%n

      如何知道(n-1)个人报数的问题的解?对,只要知道(n-2)个人的解就行了。(n-2)个人的解呢?当然是先求(n-3)的情况 ---- 这显然就是一个倒推问题!好了,思路出来了,下面写递推公式:

      令f表示i个人玩游戏报m退出最后胜利者的编号,最后的结果自然是f[n].

      递推公式:

      f[1]=0;

      f[i]=(f[i-1]+m)%i; (i>1)

      有了这个公式,我们要做的就是从1-n顺序算出f的数值,最后结果是f[n]。因为实际生活中编号总是从1开始,我们输出f[n]+1由于是逐级递推,不需要保存每个f,程序也是异常简单:

    #include <iostream>#include <cstdio>#include <cmath>int main (){    int n,m;    while (scanf("%d%d",&n,&m)==2 && (n||m))    {        int ans=1;        for (int i=2 ; i<=n ; i++)        {            ans=(ans+m)%i;            if(ans==0)ans=i;        }        printf("%d %d %d/n",n,m,ans);    }    return 0;}


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