?????????無論是用鏈表實(shí)現(xiàn)還是用數(shù)組實(shí)現(xiàn)都有一個(gè)共同點(diǎn):要模擬整個(gè)游戲過程,不僅程序?qū)懫饋肀容^煩,而且時(shí)間復(fù)雜度高達(dá)O (nm),當(dāng)n,m非常大(例如上百萬,上千萬)的時(shí)候,幾乎是沒有辦法在短時(shí)間內(nèi)出結(jié)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(hào),而不是要 讀者模擬整個(gè)過程。因此如果要追求效率,就要打破常規(guī),實(shí)施一點(diǎn)數(shù)學(xué)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(gè)人(編號(hào)0~(n-1)),從0開始報(bào)數(shù),報(bào)到(m-1)的退出,剩下的人繼續(xù)從0開始報(bào)數(shù)。求勝利者的編號(hào)。

我們知道第一個(gè)人(編號(hào)一定是m%n-1) 出列之后,剩下的n-1個(gè)人組成了一個(gè)新的約瑟夫環(huán)(以編號(hào)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(bào)0。

現(xiàn)在我們把他們的編號(hào)做一下轉(zhuǎn)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(gè)人報(bào)數(shù)的子問題,假如我們知道這個(gè)子問題的解:例如x是最終的勝利者,那么根據(jù)上面這個(gè)表把這個(gè)x變回去不剛好就是n個(gè)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(gè)人報(bào)數(shù)的問題的解?對(duì),只要知道(n-2)個(gè)人的解就行了。(n-2)個(gè)人的解呢?當(dāng)然是先求(n-3)的情況 ---- 這顯然就是一個(gè)倒推問題!好了,思路出來了,下面寫遞推公式:

令f表示i個(gè)人玩游戲報(bào)m退出最后勝利者的編號(hào),最后的結(jié)果自然是f[n]

遞推公式
f[1]=0;
f=(f[i-1]+m)%i;?? (i>1)


有了這個(gè)公式,我們要做的就是從1-n順序算出f的數(shù)值,最后結(jié)果是f[n]。因?yàn)閷?shí)際生活中編號(hào)總是從1開始,我們輸出f[n]+1

由于是逐級(jí)遞推,不需要保存每個(gè)f,程序也是異常簡單:

#include <stdio.h>

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 %dn", s+1);
}


這個(gè)算法的時(shí)間復(fù)雜度為O(n),相對(duì)于模擬算法已經(jīng)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(dāng)?shù)剡\(yùn)用數(shù)學(xué)策略,不僅可以讓編程變得簡單,而且往往會(huì)成倍地提高算法執(zhí)行效率。