?????????無論是用鏈表實現(xiàn)還是用數(shù)組實現(xiàn)都有一個共同點:要模擬整個游戲過程,不僅程序?qū)懫饋肀容^煩,而且時間復(fù)雜度高達(dá)O (nm),當(dāng)n,m非常大(例如上百萬,上千萬)的時候,幾乎是沒有辦法在短時間內(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,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(guī),實施一點數(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個人(編號0~(n-1)),從0開始報數(shù),報到(m-1)的退出,剩下的人繼續(xù)從0開始報數(shù)。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(huán)(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(xiàn)在我們把他們的編號做一下轉(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)個人報數(shù)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(jù)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??。∽兓厝サ墓胶芎唵?,相信大家都可以推出來:x'=(x+k)%n
如何知道(n-1)個人報數(shù)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(dāng)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表示i個人玩游戲報m退出最后勝利者的編號,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,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);
}
這個算法的時間復(fù)雜度為O(n),相對于模擬算法已經(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??梢?,適當(dāng)?shù)剡\(yùn)用數(shù)學(xué)策略,不僅可以讓編程變得簡單,而且往往會成倍地提高算法執(zhí)行效率。