题目描述:
0, 1, …, n-1这n个数字(n>0)排成一个圆圈,从数字0开始每次从这个圆圈里删除第m个数字。
求出这个圆圈里剩下的最后一个数字。
样例
输入:n=5 , m=3
输出:3
分析:
本题为经典的约瑟夫问题。
方法一:直接模拟
模拟删除的过程做懒惰删除,最后剩下的那个数即是所求的数。(不推荐,时间空间都消耗不少,可能还不如直接用链表模拟的好。)当然也可以不用哈希,直接数组模拟链表,f数组存储当前下标的下一个元素即可。
class Solution {
public:
int lastRemaining(int n, int m){
bool f[n];
memset(f,0,sizeof(f));
int i = (m - 1 + n) % n,cnt = 0;
while(cnt < n - 1){
if(!f[i]){
f[i] = true,cnt++;
int c = m;
while(c){
i = (i + 1) % n;
if(!f[i]) c--;
}
}
}
for(int i = 0;i < n;i++){
if(!f[i]) return i;
}
}
};
方法二:递归
代码相当简洁,但是要推出递推式并不简单。设f(n,m)表示从n个数中每次删除第m个数最后剩下的数。我们第一次从0 – n-1中删除下标为m-1的数,问题规模缩减为了n-1,但是并不能等效于f(n-1,m),因为起点不同,新问题的起点是下标为m的数。
我们需要从m开始,往后数第m个数再次删除,对剩下的序列排个序就是m m+1 m+2 … n-1 0 1 … m – 2,如果重新标号呢?将m映射为0,m+1映射为1,n-1映射为n – 1 – m,0映射为n-m,k映射为n-m+k,m – 2映射为n – 2.设x为f(n-1,m)最后剩下的数字,则在映射前下标为(m + x) % n。(n – m + k = x可推出k = (m – n + x)当然要对n取模得到k = (m – n + x + n ) % n = (m + x) % n)。所以f(n,m) = (f(n-1,m) + m) % n。至于为什么是对n取模,令k = m, n – m + k = n,只有对n取模时才会映射为0。
class Solution {
public:
int lastRemaining(int n, int m){
if(n == 1) return 0;
return (lastRemaining(n - 1,m) + m) % n;
}
};
方法三:递推
由于上面的递归算法是线性递归,所以不需要优化,因此递推写法只是形式变了,复杂度与递归一样都是线性的。
class Solution {
public:
int lastRemaining(int n, int m){
int s = 0;
for(int i = 2;i <= n;i++) s = (s + m) % i;
return s;
}
};