约瑟夫问题(Josephus Problem)

说明据说着名犹太历史学家 Josephus有过以下的故事:在罗马人占领乔塔帕特后,39 个犹太人与Josephus及他的朋友躲到一个洞中,39个犹太人决定宁愿死也不要被敌人到,于是决定了一个自杀方式,41个人排成一个圆圈,由第1个人 开始报数,每报数到第3人该人就必须自杀,然后再由下一个重新报数,直到所有人都自杀身亡为止。

然而Josephus 和他的朋友并不想遵从,Josephus要他的朋友先假装遵从,他将朋友与自己安排在第16个与第31个位置,于是逃过了这场死亡游戏。

解法约瑟夫问题可用代数分析来求解,将这个问题扩大好了,假设现在您与m个朋友不幸参与了这个游戏,您要如何保护您与您的朋友?只要画两个圆圈就可以让自己与朋友免于死亡游戏,这两个圆圈内圈是排列顺序,而外圈是自杀顺序,如下图所示:

约瑟夫问题(Josephus Problem)_第1张图片

使用程式来求解的话,只要将阵列当作环状来处理就可以了,在阵列中由计数1开始,每找到三个无资料区就填入一个计数,直而计数达41为止,然后将阵列由索引1开始列出,就可以得知每个位置的自杀顺序,这就是约瑟夫排列,41个人而报数3的约琴夫排列如下所示:

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,最后一个自杀的是在第31个位置,而倒数第二个自杀的要排在第16个位置,之前的人都死光了,所以他们也就不知道约琴夫与他的朋友并没有遵守游戏规则了。

代码部分

#include  
#include  
#define N 41 
#define M 3 

int main(void) { 
    int man[N] = {0}; 
    int count = 1; 
    int i = 0, pos = -1; 
    int alive = 0; 

    while(count <= N) { 
        do { 
            pos = (pos+1) % N;  // 环状处理 
            if(man[pos] == 0) 
                i++; 

            if(i == M) {  // 报数为3了 
                i = 0; 
                break; 
            } 
        } while(1); 

        man[pos] = count; 
        count++; 
    } 

    printf("\n约琴夫排列:"); 
    for(i = 0; i < N; i++) 
        printf("%d ", man[i]); 
    printf("\n\n您想要救多少人?"); 
    scanf("%d", &alive); 

    printf("\nL表示这%d人要放的位置:\n", alive); 
    for(i = 0; i < N; i++) { 
        if(man[i] > alive) 	printf("D"); 
        else 	printf("L"); 
        if((i+1) % 5 == 0) 	printf("  "); 
    } 
    printf("\n"); 
    return 0; } 

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