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            【轉】約瑟夫問題的數學解法

            寫完密碼約瑟夫就想到原來看到約瑟夫問題的一個數學解法   很巧妙很簡單 不過只能推出最后一個出列的人

            無論是用鏈表實現還是用數組實現都有一個共同點:要模擬整個游戲過程,不僅程序寫起來比較煩,而且時間復雜度高達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后的勝利者的序號,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,實施一點數學策略。
            為了討論方便,先把問題稍微改變一下,并不影響原意:

            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。

            我們知道第一個人(編號一定是m%n-1) 出列之后,剩下的n-1個人組成了一個新的約瑟夫環(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
            并且從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
            ...
            ...
            k-2   --> n-2
            k-1   --> n-1

            變換后就完完全全成為了(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,那么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:x'=(x+k)%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 ---- 這顯然就是一個倒推問題!好了,思路出來了,下面寫遞推公式:

            令f[i]表示i個人玩游戲報m退出最后勝利者的編號,最后的結果自然是f[n]

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

            有了這個公式,我們要做的就是從1-n順序算出f[i]的數值,最后結果是f[n]。因為實際生活中編號總是從1開始,我們輸出f[n]+1

            由于是逐級遞推,不需要保存每個f[i],程序也是異常簡單:

            #include <stdio.h>
            int main()
            {
              int n, m, i, s=0;
              printf ("N M = "); scanf("%d%d", &n, &m);
              for (i=2; i<=n; i++) s=(s+m)%i;
              printf ("The winner is %d\n", s+1);
            }

            這個算法的時間復雜度為O(n),相對于模擬算法已經有了很大的提高。算n,m等于一百萬,一千萬的情況不是問題了。可見,適當地運用數學策略,不僅可以讓編程變得簡單,而且往往會成倍地提高算法執行效率。

            posted @ 2008-04-07 09:34 zhongguoa 閱讀(321) | 評論 (0)編輯 收藏

            bitset用法整理

            pku3256可以用這個函數
            Floyd-Warshall
            An alternative solution is to use the Floyd-Warshall transitive-closure algorith, This is an extremely simple triple-loop that yields the transitive closure - that is, a table indicating whether there is a route from each field to each other field. If you are not familiar with this algorithm, you should look it up on the Internet. It is a handy tool in contests simply because it is very compact.
            構造函數
            bitset<n> b;
            b有n位,每位都為0.參數n可以為一個表達式.
            如bitset<5> b0;則"b0"為"00000";

            bitset<n> b(unsigned long u);
            b有n位,并用u賦值;如果u超過n位,則頂端被截除
            如:bitset<5>b0(5);則"b0"為"00101";

            bitset<n> b(string s);
            b是string對象s中含有的位串的副本
            string bitval ( "10011" );
            bitset<5> b0 ( bitval4 );
            則"b0"為"10011";


            bitset<n> b(s, pos);
            b是s中從位置pos開始位的副本,前面的多余位自動填充0;
            string bitval ("01011010");
            bitset<10> b0 ( bitval5, 3 );
            則"b0" 為 "0000011010";

            bitset<n> b(s, pos, num);
            b是s中從位置pos開始的num個位的副本,如果num<n,則前面的空位自動填充0;
            string bitval ("11110011011");
            bitset<6> b0 ( bitval5, 3, 6 );
            則"b0" 為 "100110";

             


            os << b
            把b中的位集輸出到os流
            os >>b
            輸入到b中,如"cin>>b",如果輸入的不是0或1的字符,只取該字符前面的二進制位.

            bool any( )
            是否存在置為1的二進制位?和none()相反

            bool none( )
            是否不存在置為1的二進制位,即全部為0?和any()相反.

            size_t count( )
            二進制位為1的個數.

            size_t size( )
            二進制位的個數

            flip()
            把所有二進制位逐位取反

            flip(size_t pos)
            把在pos處的二進制位取反

            bool operator[](   size_type _Pos )
            獲取在pos處的二進制位

            set()
            把所有二進制位都置為1

            set(pos)
            把在pos處的二進制位置為1

            reset()
            把所有二進制位都置為0

            reset(pos)
            把在pos處的二進制位置為0

            test(size_t pos)
            在pos處的二進制位是否為1?

            unsigned long to_ulong( )
            用同樣的二進制位返回一個unsigned long值

            string to_string ()
            返回對應的字符串.

            詳細請翻閱msdn.

            posted @ 2008-04-07 04:55 zhongguoa 閱讀(731) | 評論 (0)編輯 收藏
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