约瑟夫环问题(报数问题)

先说一下什么是约瑟夫环问题,这是百科的解释:

约瑟夫环(约瑟夫问题)是一个数学的应用问题:已知n个人(以编号1,2,3…n分别表示)围坐在一张圆桌周围。从编号为k的人开始报数,数到m的那个人出列;他的下一个人又从1开始报数,数到m的那个人又出列;依此规律重复下去,直到圆桌周围的人全部出列。

思路:

因为n个人不定,所以采用链表。因为是连续报数的,所以是用循环链表。每数到m,那个m号的人就删除掉,然后从他身后一位重新开始,再数到m,再删除,一直这样。怎么样才能停止呢?就是当一开始的队伍没人的时候。就是一开始按顺序建立一个有顺序的链表1~n,再根据m删除,删除掉的人又重新组成一个链表,这就是出局的顺序。怎么根据m来删除呢?当从1号开始数,经过m-1个人就是要删除的那位。就是2,3,…m-1。再从m-1的后一位开始当作1,再经过m-1个人这样重复。

下面我给出我写的代码:

/* 关于我写的函数说明一下
 * head,root变量分别代表一开始按顺序的队伍和出局顺序的队伍
 * 插入函数中因为两个表的形成方式不同所以插入方式有所不同
 * 销毁函数也是一样
 * 约瑟夫问题的解决主要体现是在删除函数上
 */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

typedef struct Node
{
	int		num;
	struct Node	*next;
}Node;


/* 初始化链表 */
int InitList(Node **head, int n);

/* 添加至链表,要做成循环链表 */
int InsertList(Node *head, int n, int flag);	/* flag代表不同插入方式 */

/* 删除 */
int DeleteList(Node *head, Node *root, int m);

/* 输出链表 */
int DisplayList(Node *head);

/* 销毁链表 */
int DestroyList(Node *head, int flag);		/* 代表不同销毁方式 */

/* 转置函数 */
int Transpose(Node *head);

int main(void)
{
	Node	*head = NULL;	/* 一开始存储按顺序的队伍 */
	Node	*root = NULL;	/* 最后退出顺序的队伍 */
	int	m = 0;		/* 指定退出的号码 */
	int	n = 0;		/* 游戏的人数 */
	int	flag = 0;	/* 用来表示在插入函数时0代表head, 1代表root */
	printf("请输入人数和退出的号码:\n");
	scanf("%d %d", &n, &m);

	/* 初始化 */
	InitList(&head, n);	/* 这个是一开始按顺序派对的队伍 */
	InitList(&root, n);	/* 这个是到最后储存退出顺序的队伍 */
	
	/* 添加 */
	InsertList(head, n, flag);
	
	/* 输出 */
	printf("按顺序排队:\n");
	DisplayList(head);

	/* 根据指定的号码m来删除 */
	DeleteList(head, root, m);
	Transpose(root);		/* 因为在删除函数中以头插法生成,所以需要倒置 */

	/* 输出 */
	printf("退出完毕!现在输出游戏退出顺序:\n");
	DisplayList(root);
	
	/* 销毁链表 */
	DestroyList(head, flag);
	flag = 1;
	DestroyList(root, flag);

	return 0;
}

/* 初始化链表 */
int InitList(Node **head, int n)
{
	(*head) = (Node *)malloc(sizeof(Node));
	(*head)->num = n;		/* 头结点的num变量就储存人数n */
	(*head)->next = NULL;
	return 1;
}

/* 添加至链表,要做成循环链表 */
int InsertList(Node *head, int n, int flag)
{
	Node	*rear = head;
	Node	*current = head;
	Node	*new = NULL;
	int	i = 0;

	/* 这是head的插入方式,尾插法 */
	if (flag == 0)
	{
	for (i = 1; i <= n; i++)
	{
		new = (Node *)malloc(sizeof(Node));

		if (new == NULL)
		{
			perror("Malloc error");
			exit(1);
		}
		else
		{
			new->num = i;
			rear->next = new;
			rear = new;
		}
		rear->next = NULL;
	}
	rear->next = head->next;	/* 形成循环链表 */
	}
	/* 这是root的插入方式,头插法,可以不用循环链表,因为游戏已经结束 */
	else
	{
		new = (Node *)malloc(sizeof(Node));

		if (new == NULL)
		{
			perror("Malloc error");
			exit(1);
		}
		else
		{
			new->num = n;
			new->next = current->next;
			current->next = new;
		}
	}

return 1;
}

/* 删除 */
int DeleteList(Node *head, Node *root, int m)
{
	Node	*current = head->next;
	Node	*previous = NULL;
	int	i = 0;
	int	count = head->num;
	int	flag = 1;

	while (count != 0)	/* 此时队伍没人,就退出 */	
	{
		while (1)
		{

			/* 经过m-1个之后current指针就会指向要退出的元素 */
			if (i == m-1)
			{
				i = 0;	/* 重新开始计数 */
				break;
			}

			previous = current;
			current = current->next;
			i++;
			
		}
		previous->next = current->next;			/* 删除元素 */
		InsertList(root, current->num, flag);		/* 将删除出来的元素添加至新的链表中 */
		free(current);
		count--;					/* 每free一次就减少一个人 */
		current = previous->next;			/* 从被删掉元素的后一位重新开始 */
	}
	return 1;
}

/* 输出链表 */
int DisplayList(Node *head)
{
	Node	*current = head->next;
	int	count = head->num;	
	int	i = 1;
	
	while (1)
	{
		if (i != count)
			printf("%d->", current->num);
		else
		{
			printf("%d\n", current->num);
			break;
		}
			current = current->next;
		i++;	
	}

	return 1;
}

/* 销毁链表 */
int DestroyList(Node *head, int flag)
{
	
	Node	*current = head;
	Node	*previous = NULL;
	int	count = head->num;	
	int	i = 1;
	
	if(flag == 0)
		free(head);
	else
	while (current != NULL)
	{
		previous = current;
		current = current->next;
		free(previous);
	}
	return 1;
}

/* 转置函数 */
int Transpose(Node *head)
{
	Node *p1, *p2, *p3 = NULL;
	p1 = head->next;
	p2 = p1->next;

	while (p2 != NULL)
	{
		p3 = p2->next;
		p2->next = p1;
		p1 = p2;
		p2 = p3;
	}
	head->next->next = NULL;
	head->next = p1;

	return 1;
}

现在给出程序运行的结果:

《约瑟夫环问题(报数问题)》

因为是新手,所以不懂得怎么优化代码,请多多包含。

    原文作者:约瑟夫环问题
    原文地址: https://blog.csdn.net/fusae_js/article/details/43082927
    本文转自网络文章,转载此文章仅为分享知识,如有侵权,请联系博主进行删除。
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