约瑟夫环

1.实验目的
本次实验意在通过对循环链表的构建删除等操作加强同学对单链表.循环链表的认识和使用，提高同学对结构体的自定义以及指针应用等方面的理解。
2.实验内容与要求
① 问题描述：编号为1到n的n个人，按顺时针方向围成一个环（循环单链表），每人都持有一个密码（正整数）。任选一个正整数作为报数的上限（设为m），从第一个人开始按顺时针方向从1开始顺序报数，当报到m时，暂停报数并输出其标识（位序），同时将报数为m的人删除，并将他的密码作为新的m值，继续从1开始重新报数，直到m并输出。如此重复，直到全部人员都从队列中输出。编写程序，求出该出列顺序。
② 利用循环单链表实现这个过程，单链表的结点约定如下：
Typedef struct LNode {
int IDCode; // 人员标识
int PWD; // 人员密码
struct Lnode *next; // 指针域
} LNode, *LinkList;

其中，L为不带头结点的单链表的头指针，mi是第i个人的密码（1≤i≤n）。请按这个约定编程。
③ 测试数据：20≤n≤30
要求：参数n和m从键盘上输入，同时输入每个人的密码，存放在数组PWD中，利用这些参数构建单链表并完成出列顺序的输出。输入的次序为人员标识（位序）。
④ 主程序约定如下：
main () { //以下仅仅是描述，请大家按照要求完善代码
int PWD[30]; //定义密码数组
printf(“输入人员数n”);
scanf(%d,n);
printf(“输入初始密码m”);
scanf(%d,m);
createJoseph( int n , int PWD); //建立Joseph环，返回指向最后一个结点的指针p
printIDCode(LinkList P , int m); //输出每个人员的编号，当m大于n时，应该取n的模
printf(“以上是张三的运行结果。”);
}
⑤ 提升练习

1. 构造顺序文件存放人员密码，根据n读取前n个数据作为密码，实现以上功能；
2. 最后建立的p结点的指针，指向了前面的某一个元素结点（未必是第一个），请按上述要求，输出环中的所有人员标识符。

1. 实验过程与结果
   实验环境：codeblock
   完整代码：
   #include <stdio.h>
   #include <stdlib.h>
   #include<time.h>
   typedef struct LNode {
   int IDCode; // 人员标识
   int PWD; // 人员密码
   struct Lnode next; // 指针域
   }LNode, LinkList;
   //构造一个空的单链表
   LNode InitJoseph(LinkList L)
   {
   if(L= =NULL)
   {
   printf(“初始化单链表错误！\n”);
   exit(1);
   }
   else
   L->next=L;
   return L;
   }
   //插入人员密码构造循环单链表
   LNode createJoseph(int n,int PWD,LinkList L)
   {
   LinkList p=L,q;
   int i=1;
   if (n= =1)
   {
   p->IDCode=n;
   p->PWD=PWD;
   p->next=p;
   return p;
   }
   else
   {
   q=(LinkList)malloc(sizeof(LNode));
   q->IDCode=n;
   q->PWD=PWD;
   q->next=p->next;
   p->next=q;
   return q;
   }
   }
   //定义遍历函数输出构造好的循环链表的数据
   void TraverseList(LinkList L, int n)
   {
   int i=0;
   LinkList p=L;
   printf(“参与的人的编号为：\n”);
   while (i<n)
   {
   printf(“%d\t”,p->IDCode);
   p=p->next;
   i++;
   }
   p=L;
   printf(“\n参与人的对应密码为：\n”);
   while (i>0)
   {
   printf(“%d\t”, p->PWD);
   p=p->next;
   i–;
   }
   printf(“\n”);
   }
   //定义删除函数
   void printIDCode(LinkList L, int n, int PWD)
   { int i,m;
   LinkList p=L,q;
   m=PWD;
   while(n>0)
   {
   if(m>n)
   m=m%n;//求余m，减少运算次数
   if(m==1)
   for(i=1;i<n;i++)
   p=p->next;
   for(i=1;i<m-1;i++)//寻找要删除的成员的前一个成员，找到后令p指向
   {
   p=p->next;
   }
   q=p->next;//q为要删除的成员
   p->next=q->next;
   printf(“删除 %d 号成员\t该成员持有的密码为 %d 号\n”,q->IDCode,q->PWD);
   m=q->PWD;
   free(q);
   p=p->next;
   n–;
   }
   }
   //定义随机指针函数
   void random(LinkList L,int n,int m)
   {
   int i,t;
   printf(“\n生成一个指针T随机指到第t个人：\n”);
   srand((unsigned)time(NULL));
   for(i=20;i<=30;i++)
   t=(rand()%(30-20))+20;
   printf(“生成的随机数为\t%d”,t);
   for(i=1;i<t;i++)
   L=L->next;
   printf(“此时游戏从第 %d 号成员开始\n该成员持有的密码为 %d 号\n”,L->IDCode,L->PWD);
   printIDCode(L,n,m);
   printf(“\n以上是随机指针测试结果***\n”);
   }
   void savecode(int n,int M[])
   {
   FILE fp;
   char filename[20];
   int i;
   printf(“请输入要保存的文件名称：\n”);
   scanf(“%s”,filename);
   if((fp=fopen(filename,“wb”))==NULL)//打开输出文件
   {
   printf(“cannot open file：\n”);
   return;
   }
   for(i=0;i<n;i++)
   {
   if(fwrite(&M[i],sizeof(int),1,fp)!=1)//数组向磁盘文件写入
   printf(“file write error!\n”);
   }
   printf(“保存文件成功!!!”);
   fclose(fp);
   }
   void readcode(int n,int M[])
   {
   FILE fp;
   char filename[20];
   int i;
   printf(“请输入读入的文件名：”);
   scanf(“%s”,filename);
   if((fp=fopen(filename,“rb”))==NULL)//以只读方式打开二进制文件
   { printf(“can not open file\n”);
   fclose(fp);
   }
   for(i=0;i<n;i++)
   fread(&M[i],sizeof(int),1,fp);//磁盘文件向数组读入
   printf(“读入数据成功！！！！”);
   fclose(fp);
   }
   void main()
   {int i,n,m;
   int c;
   char filename[20];
   LinkList p,L;
   int PWD[30];//定义密码数组
   printf(“请输入参与人员人数n:\n”);
   scanf(“%d”,&n);
   printf(“请输入初始密码m：\n”);
   scanf(“%d”,&m);
   printf(“\n1-请依次输入各成员密码”);
   printf(“\n2-创建约瑟夫环”);
   printf(“\n3-文件存储约瑟夫环密码”);
   printf(“\n4-从文件中读取各成员密码”);
   printf(“\n5-进行普通删除操作”);
   printf(“\n6-进行随机生成删除操作”);
   printf(“\n7-输出所有成员编号及该成员对应的密码信息”);
   while(1)
   { printf(“\n请输入你想进行操作的序号:\n”);
   scanf(“%d”,&c);
   switch©
   {
   case 1:
   {
   printf(“请依次输入各成员密码：\n”);
   for(i=0;i<n;i++)//构造密码数组时候n可以换成其他数比如30;
   scanf(“%d”,&PWD[i]);
   }
   break;
   case 2:
   {
   L=((LinkList)malloc(sizeof(LNode)));
   L=InitJoseph(L);
   p=L;
   for(i=0;i<n;i++)
   {
   p=createJoseph(i+1,PWD[i],p);//建立Joseph环，返回指向最后一个结点的指针p
   }
   printf(“约瑟夫环构建成功！！！”);
   L=p->next;//此时L指向第一个节点
   }
   break;
   case 3:
   {
   savecode(n,PWD);//构造文件存放密码，密码数据可以不是n个
   }
   break;
   case 4:
   {
   readcode(n,PWD);//读取前n个数作为密码；
   }
   break;
   case 5:
   {
   printIDCode(L,n,m);
   printf(“\n以上是程序测试结果*\n”);
   }
   break;
   case 6:
   {
   random(L,n,m);
   }
   break;
   case 7:
   {
   TraverseList(L,n);
   }
   break;
   default: break;
   } if((c<1)||(c>7))
   break;

}
}
代码运行结果：
实验测试使用数据：m的初值为20；n=7,7个人的密码依次为：3,1,7,2,4,8,4，正确的出列顺序为6,1,4,7,2,3,5。
一次运行程序，进行输入成员密码，保存文件，按密码删除等操作。

可见删除的成员序号为正确结果 6,1,4,7,2,3,5
关闭程序，进行下次运行，演示提升练习。此时文件中已经存放待读取的成员密码信息。

之后进行随机删除操作，注意进行随机删除操作时初始密码为20

(4) 实验结果分析

(5) 实验过程中遇到的问题