Jose 问题 3517

约瑟夫问题的数学方法

无论是用链表实现还是用数组实现都有一个共同点：
要模拟整个游戏过程，不仅程序写起来比较烦，而且时间复杂度高达O(nm)，
当n，m非常大(例如上百万，上千万)的时候，几乎是没有办法在短时间内出结果的。
我们注意到原问题仅仅是要求出最后的胜利者的序号，而不是要读者模拟整个过程。
因此如果要追求效率，就要打破常规，实施一点数学策略。

为了讨论方便，先把问题稍微改变一下，并不影响原意：

问题描述：n个人（编号0~(n-1))，从0开始报数，报到(m-1)的退出，剩下的人继续从0开始报数。
求胜利者的编号。

我们知道第一个人(编号一定是m%n-1) 出列之后，
剩下的n-1个人组成了一个新的约瑟夫环（以编号为k=m%n的人开始）:
k k+1 k+2 ... n-2, n-1, 0, 1, 2, ... k-2
并且从k开始报0。

现在我们把他们的编号做一下转换：
k --> 0
k+1 --> 1
k+2 --> 2
...
...
k-2 --> n-2
k-1 --> n-1

变换后就完完全全成为了(n-1)个人报数的子问题，假如我们知道这个子问题的解：
例如x是最终的胜利者，那么根据上面这个表把这个x变回去不刚好就是n个人情况的解吗？！！
变回去的公式很简单，相信大家都可以推出来：x'=(x+k)%n

如何知道(n-1)个人报数的问题的解？对，只要知道(n-2)个人的解就行了。(n-2)个人的解呢？
当然是先求(n-3)的情况 ---- 这显然就是一个倒推问题！好了，思路出来了，下面写递推公式：

令f[i]表示i个人玩游戏报m退出最后胜利者的编号，最后的结果自然是f[n]

递推公式
f[1]=0;
f[i]=(f[i-1]+m)%i; (i>1)

有了这个公式，我们要做的就是从1-n顺序算出f[i]的数值，最后结果是f[n]。
因为实际生活中编号总是从1开始，我们输出f[n]+1

由于是逐级递推，不需要保存每个f[i]，程序也是异常简单：*/

#include
main()
{
int n, m, i, s=0;
printf("N="); scanf("%d", &n);
printf("M="); scanf("%d", &m);
for(i=2; i<=n; i++) s=(s+m)%i;
printf("The winner is %d\n", s+1);
}