约瑟夫问题

　　写完密码约瑟夫就想到原来看到约瑟夫问题的一个数学解法 很巧妙很简单 不过只能推出最后一个出列的人

　　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 mod 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 mod 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) mod 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=(f+m) mod i; (i>1)

　　有了这个公式，我们要做的就是从1-n顺序算出f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，程序也是异常简单：

　　c++

　　#include <stdio.h>

　　int main()

　　{

　　int n, m, i, s=0;

　　printf ("N M = "); scanf("%d%d", &n, &m);

　　for (i=2; i<=n; i++) s=(s+m)%i;

　　printf ("The winner is %d/n", s+1);

　　}

　　pascal

　　var n,m,i,s:integer;

　　begin

　　write('N M =');

　　read(n,m);

　　for i:=2 to n do

　　s:=(s+m) mod i;

　　writeln('The winner is ',s+1);

　　end.

　　这个算法的时间复杂度为O(n)，相对于模拟算法已经有了很大的提高。算n，m等于一百万，一千万的情况不是问题了。可见，适当地运用数学策略，不仅可以让编程变得简单，而且往往会成倍地提高算法执行效率。

 

摘自: http://baike.baidu.com/view/213217.html?fromTaglist