約瑟夫問題求解

據說著名猶太歷史學家 Josephus有過以下的故事:在羅馬人佔領喬塔帕特後,39 個猶太人與Josephus及他的朋友躲到一個洞中,39個猶太人決定寧願死也不要被敵人到,於是決定了一個自殺方式,41個人排成一個圓圈,由第1個人開始報數,每報數到第3人該人就必須自殺,然後再由下一個重新報數,直到所有人都自殺身亡爲止。

然而Josephus 和他的朋友並不想遵從,Josephus要他的朋友先假裝遵從,他將朋友與自己安排在第16個與第31個位置,於是逃過了這場死亡遊戲。

關於Josephus的問題有好多的求解方式,我只解釋兩種
第一種是直接得到結果:

這是一個數學問題的解法,通過遞歸可以推導出,具體推到方式可以自己搜一搜

 

public class YouSeFu {
 public static void main(String[] args)
 {
  
 Scanner scan = new Scanner(System.in);
 int n = scan.nextInt();//表示一共有多少人
 int m = scan.nextInt();//表示間隔是多少

 int s=0;
 for(int i=2;i<=n;i++)
 {
       s=(s+m)%i;

 }
     System.out.println(s+1);//S+1就是最終的結果
 
 }

}

 

但是遇到保留最後幾個的問題就不靈了,當然可以多次調用,但畢竟不是一個好方法

第二種

約瑟夫問題可用代數分析來求解,將這個問題擴大好了,假設現在您與m個朋友不幸參與了這個遊戲,您要如何保護您與您的朋友?只要畫兩個圓圈就可以讓自己與朋友免於死亡遊戲,這兩個圓圈內圈是排列順序,而外圈是自殺順序,如下圖所示:

 

使用程式來求解的話,只要將陣列當作環狀來處理就可以了,在陣列中由計數1開始,每找到三個無資料區就填入一個計數,直而計數達41爲止,然後將陣列由索引1開始列出,就可以得知每個位置的自殺順序,這就是約瑟夫排列,41個人而報數3的約琴夫排列如下所示:

14 36 1 38 15 2 24 30 3 16 34 4 25 17 5 40 31 6 18 26 7 37 19 8 35 27 9 20 32 10 41 21 11 28 39 12 22 33 13 29 23


由上可知,最後一個自殺的是在第31個位置,而倒數第二個自殺的要排在第16個位置,之前的人都死光了,所以他們也就不知道約琴夫與他的朋友並沒有遵守遊戲規則了。
用數組解決如下:

public static int[] answerByarray(int num,int per)
 {
  int[] man=new int[num];
  for(int count=1,pos=-1,i=0;count<num;count++)
  {
   do{
    pos=(pos+1)%num;
    if(man[pos]==0)
     i++;
    if(i==per)
    {
     i=0;
     break;
    }
    
   }while(true);
    man[pos]=count;
  }
  return man;
 }
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