C语言数组实现约瑟夫环问题,以及对其进行时间复杂度分析

尝试表达

本人试着去表达约瑟夫环问题:一群人围成一个圈,作这样的一个游戏,选定一个人作起点以及数数的方向,这个人先数1,到下一个人数2,直到数到游戏规则约定那个数的人,比如是3,数到3的那个人就离开这个游戏;按这样的规则,剩下一个人,游戏就结束,这个人就为赢家。(读者可以试着表达,不认同,直接忽略)

抽象分析

这个人就是一个数据个体,数据结点,数据元素。上面产生的数据结构为:单方向循环的链。可以用链表实现,也可以用数组来实现。

链表到数组的迁移

 

 

人(数据元素、

数据结点、数据个体)

结点关系

(结构关系

结点移动)

范型“指针”定义

:能够定位到下一个结点(变)

指针“

移到下一个结点

拿到下一个结点的”指针“即可,一般都有作“移动”变量,移动变量变,就相当于移动。

删除结点

数组

连续的数组元素(基本数据类型,机构体)

数组元素里面保存有下个结点元素的数组元素下标position

arrayname固定的,只要给出position,就可以算是定位到数组元素

poisiton

[]

move =array[move]

元素内容 = -1

(数组的大小固定)

链表

离散的链表结点(结构体)

结构体里面保存有下一个结点的指针 node* next

poiter直接定位到结点,在结合常员变量,就可以拿到数据

=poiter

->

move = move -> next

销毁

 画图分析:

《C语言数组实现约瑟夫环问题,以及对其进行时间复杂度分析》

 

代码实现:

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

/*Function:遍历数组实现的约瑟夫环。traverse_joseph_circle_array
 *param:int[] array,int tail
 *return: void
 * 假设是用数组实现的约瑟夫环链一定存在。
 * */
void traverse_joseph_circle_array (int array[], int  tail ){
//数组保存的是下个结点的“指针”,只不过这个指针要通过array才能够拿到结点的元素,因为array是固定的,只要变换指针就能够变换结点。
    int move= array [tail] ;//从头开始遍历
    do{
        printf ("%d ;",move) ;//数组的元素位置(下标号)就代表这个结点,链表是通过结点里面的元素,
        move = array[move];
    }while ( move != array [tail]);
    printf("\n");
}
 /*Function:约瑟夫环问题的数组实现。eliminate_array
 *param:int[]array,int tail,  int step
 *return: void
 * */
void eliminate_array1 (int array[], int tail ,int step ){
    int move = tail ; 
    int save_previous = move ;
    int count = 0 ;
    while(move != array[move]){
        save_previous = move ;
        move = array [move];
        if(++ count == step){ //数数
            array[save_previous] = array[move] ;//重构链
        if( tail == move) tail =  save_previous;//销毁前,判断要不要更新新约瑟夫环    
        printf("当前要删除的结点:%d \n",move);//销毁前告知用户
        array[move]=  -1 ;//销毁 
        printf("当前的约瑟夫环为:\n") ;
        traverse_joseph_circle_array (array,tail);
        count = 0 ;
        move = save_previous ;

         }
    }
}
 /*Function:约瑟夫环问题的数组实现。eliminate_array
 *param:int[]array,int tail,  int step
 *return: void
 * */
void eliminate_array2 (int array[], int tail ,int step ){
    int move = tail ; 
    int save_previous = move ;
    int count = 0 ;
    //每执行一此循环,删除一个结点。
    while (move != array[move]){
        
        save_previous = move ;
        move = array[move];
        


        // 移动到要删除的结点
        for (count = 0 ; count < step -1 ; count++){
            move = array[move] ;
        }
        //删除结点,重构约瑟夫环,更新tail
        array[save_previous] = array[move] ;//重构链
            if( tail == move) tail =  save_previous;//update tail      
            printf("当前要删除的结点:%d \n",move);//销毁前告知用户
            array[move]=  -1 ;//销毁 
            printf("当前的约瑟夫环为:\n") ;
            traverse_joseph_circle_array (array,tail);
        
        //移动回消除结点的上一个结点,回到初态,即将进行下一轮的游戏。
        count = 0 ;
            move = save_previous ;

        
    }    

}
int main(){
    //创建有6个结点的约瑟夫环int array[6];
    int array[20];
    int length = sizeof(array)/sizeof(int);
    int ctl ;
    for (ctl = 0 ; ctl < length -1 ;ctl ++){
        array[ctl] = ctl + 1;
    }    
    array [length -1]  = 0 ;
    traverse_joseph_circle_array(array,length-1);
    int tail = length -1;
    //eliminate_array1(array ,tail ,3) ;
    eliminate_array2(array ,tail ,3) ;
    return 0 ;
}

结果:

0 ;1 ;2 ;3 ;4 ;5 ;6 ;7 ;8 ;9 ;10 ;11 ;12 ;13 ;14 ;15 ;16 ;17 ;18 ;19 ;
当前要删除的结点:2 
当前的约瑟夫环为:
3 ;4 ;5 ;6 ;7 ;8 ;9 ;10 ;11 ;12 ;13 ;14 ;15 ;16 ;17 ;18 ;19 ;
当前要删除的结点:5 
当前的约瑟夫环为:
6 ;7 ;8 ;9 ;10 ;11 ;12 ;13 ;14 ;15 ;16 ;17 ;18 ;19 ;
当前要删除的结点:8 
当前的约瑟夫环为:
9 ;10 ;11 ;12 ;13 ;14 ;15 ;16 ;17 ;18 ;19 ;
当前要删除的结点:11 
当前的约瑟夫环为:
12 ;13 ;14 ;15 ;16 ;17 ;18 ;19 ;
当前要删除的结点:14 
当前的约瑟夫环为:
15 ;16 ;17 ;18 ;19 ;
当前要删除的结点:17 
当前的约瑟夫环为:
18 ;19 ;
当前要删除的结点:18 
当前的约瑟夫环为:
19 ;

时间复杂度分析:

本人推荐使用第二种算法来作,对于时间复杂度,要通过逻辑思考,要删除(n-1)个结点,循环执行(n-1)次,内循环执行k=step 次,这个k可能很大;还有在外循环,与内循环无关的,必须执行的某些语句,执行次数为c,表达式为:(n-1)(k+c)=nk +nc -k -c ,表达为:n*k  –  c0 * n – c1 *k  ,大O表达为:O(nk)

注意:感谢麦子学院出的精品课程。本人由于学业繁多,精力有限,水平不足,难免不出问题,请多多包涵,发现什么错漏,有什么建议,请留言私信qq:632929757。

    原文作者:笃诚
    原文地址: https://www.cnblogs.com/qingshenqin/p/5456579.html
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