约瑟夫环问题 数据结构C语言描述

约瑟夫环问题问题描述：有n个⼈，编号分别从0到n-1排列，这n个⼈围成⼀圈，现在从编号为0的⼈开始报数，当报到数字m的⼈，离开圈⼦，然后接着下⼀个⼈从0开始报数，依次类推，问最后只剩下⼀个⼈时，编号是多少？分析：这就是著名的约瑟夫环问题，关于来历不再说明，这⾥直接分析解法。

解法⼀：蛮⼒法。

我曾将在⼤⼀学c语⾔的时候，⽤蛮⼒法实现过，就是采⽤标记变量的⽅法即可。

解法⼀：循环链表法。

从问题的本质⼊⼿，既然是围成⼀个圈，并且要删除节点，显然符合循环链表的数据结构，因此可以采⽤循环链表实现。

解法三：递推法。

这是⼀种创新的解法，采⽤数学建模的⽅法去做。

具体如下：⾸先定义⼀个关于n和m的⽅程f(n,m)，表⽰每次在n个编号0，1，...，n-1中每次删除的报数为m后剩下的数字，在这n个数字中，第⼀个被删除的数字是(m-1)%n，为了简单，把(m-1)%n记作k，那么删除k之后剩下的数字为0，1，2，...，k-1，k+1，...，n-1并且下⼀次删除的数字从k+1开始计数，这就相当于剩下的序列中k+1排在最前⾯，进⽽形成k+1,..,n-1,0,1,2,...,k-1这样的序列，这个序列最后剩下的数字应该和原序列相同，由于我们改变了次序，不能简单的记作f(n-1,m),我们可以记作g(n-1,m),那么就会有f(n,m)=g(n-1,m).下⼀步，我们把这n-2个数字的序列k+1,..,n-1,0,1,2,...,k-1做⼀个映射，映射的结果是形成⼀个从0到n-2的序列。

k+1对0，k+2对1，......，n-1对n-k-2，0对n-k-1，1对n-k，....，k-1对n-2这样我们可以把这个映射定义为p,则p(x)=(x-k-1)%n,它表⽰如果映射前的数字是x，映射后为(x-k-1)%n,从⽽这个映射的反映射问为p-1(x)=(x+k+1)%n由于映射之后的序列和原始序列具有相同的形式，都是从0开始的序列，所以可以⽤函数f来表⽰，即为f(n-1,m)，根据映射规则有：g(n-1,m)=p-1[f(n-n,m)]=[f(n-1,m)+k+1]%n,最后把之前的k=(m-1)%n带⼊式⼦就会有f(n,m)=g(n-1,m)=[f(n-1,m)+m]%n.这样我们就可以得出⼀个递推公式，当n=1时，f(n,m)=0;当n>1时，f(n,m)=[f(n-1,m)+m]%n;有了这个公式，问题就变得多了。

第二章习题与解答一判断题1．线性表的逻辑顺序与存储顺序总是一致的。

2．顺序存储的线性表可以按序号随机存取。

3．顺序表的插入和删除操作不需要付出很大的时间代价，因为每次操作平均只有近一半的元素需要移动。

4．线性表中的元素可以是各种各样的，但同一线性表中的数据元素具有相同的特性，因此是属于同一数据对象。

5．在线性表的顺序存储结构中，逻辑上相邻的两个元素在物理位置上并不一定紧邻。

6．在线性表的链式存储结构中，逻辑上相邻的元素在物理位置上不一定相邻。

7．线性表的链式存储结构优于顺序存储结构。

8．在线性表的顺序存储结构中，插入和删除时，移动元素的个数与该元素的位置有关。

9．线性表的链式存储结构是用一组任意的存储单元来存储线性表中数据元素的。

10．在单链表中，要取得某个元素，只要知道该元素的指针即可，因此，单链表是随机存取的存储结构。

二单选题 (请从下列A，B，C，D选项中选择一项)1．线性表是( ) 。

(A) 一个有限序列，可以为空；(B) 一个有限序列，不能为空；(C) 一个无限序列，可以为空；(D) 一个无序序列，不能为空。

2．对顺序存储的线性表，设其长度为n，在任何位置上插入或删除操作都是等概率的。

插入一个元素时平均要移动表中的（）个元素。

(A) n/2 (B) n+1/2 (C) n -1/2 (D) n3．线性表采用链式存储时，其地址( ) 。

(A) 必须是连续的；(B) 部分地址必须是连续的；(C) 一定是不连续的；(D) 连续与否均可以。

4．用链表表示线性表的优点是（）。

(A)便于随机存取(B)花费的存储空间较顺序存储少(C)便于插入和删除(D)数据元素的物理顺序与逻辑顺序相同5．某链表中最常用的操作是在最后一个元素之后插入一个元素和删除最后一个元素，则采用( )存储方式最节省运算时间。

(A)单链表(B)双链表(C)单循环链表(D)带头结点的双循环链表6．循环链表的主要优点是( )。

(A)不在需要头指针了(B)已知某个结点的位置后，能够容易找到他的直接前趋(C)在进行插入、删除运算时，能更好的保证链表不断开(D)从表中的任意结点出发都能扫描到整个链表7．下面关于线性表的叙述错误的是( )。

约瑟夫环实验报告总结【篇一：约瑟夫环实验报告】实验报告课程名称：数据结构实验名称：顺序表和链表的应用实验编号：实验一指导教师：一、实验目的（1）掌握线性表的基本操作（插入、删除、查找）以及线性表合并等运算在顺序存储结构、链式存储结构上的实现。

重点掌握链式存储结构实现的各种操作。

（2）掌握线性表的链式存储结构的应用。

二、实验内容与实验步骤（1）实验内容：实现约瑟夫环，约瑟夫环（joseph）问题的一种描述是：编号为1、2、3……n的n个人按照顺时针方向围坐一圈，每人持有一个密码（正整数）。

一开始任选一个正整数作为报数的上限值m，从第一个人开始按照顺时针的方向自1开始顺序报数，报到m时停止报数。

报m的人出列，将他的密码作为新的m值，从他的顺时针方向上的下一个人开始重新从1报数，如此下去，直至所有人全部出列为止。

设计一个程序求出出列顺序。

（2）抽象数据类型和设计的函数描述，说明解决设想。

首先定义一个链表，用其中的data项存储每个人的编号，用password项存储每个人所持有的密码，并且声明一个指针。

之后使用creatlist_cl函数来创建一个循环链表，在其中的data和password中存入编号和密码，最后使最后一个节点的next指向l，使其能够形成循环队列。

定义了函数display来显示链表当中的内容，以确定存储的数据没有错误。

定义了函数delete_l来实现约瑟夫环中依次删除的功能，依次比较，如果某个人所持的密码和m值相等，则删除这个结点，并且输出此时该结点的编号和密码，实现出列的功能。

（3）简短明确地写出实验所采用的存储结构，并加以说明。

该实验我主要采用的是线性表的链式存储结构，首先定义了链表的结构，其中包括data项和password项，分别存储每个人的编号和所持密码，还声明了指向下一个结点的指针，该指针可以连接各个结点，并且将最后一个结点的指针指向第一个结点使之成为一个循环链表。

三、实验环境操作系统：windows 7调试软件名称：vc++版本号：6.0上机地点：综合楼311四、实验过程与分析（1）主要的函数或操作内部的主要算法，分析这个算法的时、空复杂度，并说明设计的巧班级：学号：姓名：组号：实验成绩：批阅教师签字：实验日期：实验时间：妙之处。

数据结构与算法（Python版）：⽤队列（Queue）处理约瑟夫问题在古罗马时期，犹太⼈背叛了罗马⼈，落到困境，约瑟夫和同⾏的⼀共39个犹太⼈只能够⾃杀殉国，但是犹太教义规定不能⾃杀，因此只能够让别⼈将⾃⼰杀害。

他们所有39个⼈坐成⼀圈，报数1—7，报到7则由⾝旁的⼈将⾃⼰杀死。

结果约瑟夫灵机⼀动，给⾃⼰安排了⼀个位置，最后活了下来，那么约瑟夫给⾃⼰安排的是哪⼀个位置呢？在这个题⽬当中，我们如果使⽤队列，不仅可以处理任意⼈数坐成⼀圈，还可以将报数的值任意修改，最后都可以找到那⼀个不被杀死的⼈的位置。

我们可以将所有⼈都放进⼀个⼤的队列⾥，每报⼀次数字，那么就把队列头部的⼈放到队列的尾部，直到报数报到⼀组数字的最后⼀个，⽐如1——7当中的7。

这个时候就将队列头的这个⼈删除（也就是杀死），不断执⾏这个过程，直到整个队列当中的⼈数只有⼀个，则跳出循环返回最后活着的那个⼈的名字。

⾸先定义队列（Queue）类的结构：class Queue():def__init__(self):# 初始化⼀个空的列表self.__list=[]# 往队列⾥插⼊元素def enqueue(self,item):self.__list.append(item)# 弹出队列⾥的元素def dequeue(self):return self.__list.pop(0)# 弹出队列⾥最先进⼊的元素# 判断队列是否为空def is_empty(self):return self.__list == []# 计算队列的⼤⼩def size(self):return len(self.__list)使⽤队列类来初始化⼀个对象，sim_queue,然后编写刚才我们分析之后的程序：def hot_potato(namelist,num):sim_queue = Queue()for name in namelist:sim_queue.enqueue(name) # 把拿到的名字全部都放到队列⾥while sim_queue.size() > 1:for i in range(num):sim_queue.enqueue(sim_queue.dequeue())# 每执⾏完⼀次，就将队列的头拿出来弹出，相当于⼟⾖传递给这个⼈，然后这个⼈就死了last_person=sim_queue.dequeue()return last_personprint("开始执⾏约瑟夫问题")print(hot_potato(["bob","NAni","Ao li Gei!","HeHe","Mike","Suvennia"],4))输出：开始执⾏约瑟夫问题Ao li Gei!得解，因此Ao li Gei!这个⼈不会被杀死。

数据结构实验报告题目：约瑟夫环问题一．设计内容[问题描述]约瑟夫环问题的一种描述是：编号为1, 2, 3,…，n的n个人按顺时针方向围坐一圈，每人手持一个密码（正整数）。

一开始任选一个整数作为报数上限值，从第一人开始顺时针自 1 开始顺序报数,报到m 时停止报数。

报m 的人出列, 将它的密码作为新的m 值,从他在顺时针方向上的下一个人开始重新从 1 报数, 如此下去直到所有人全部出列为止。

试设计程序实现之。

[基本要求] 利用循环链表存储结构模拟此过程,按照出列的顺序打印各人的编号。

[ 实验提示] 程序运行后首先要求用户指定初始报数上限值。

然后读取各人的密码。

设n<=30 。

程序执行后,要求用户在计算机终端上显示“提示信息”后,用键盘输入“提示信息”中规定的命令,以“回车符”为结束标志。

相应的输入数据和运算结果显示在其后。

二、设计目的1. 达到熟练掌握C++ 语言的基本知识和技能；2. 能够利用所学的基本知识和技能,解决简单的面向对象程序设计问题。

3. 把课本上的知识应用到实际生活中,达到学以致用的目的。

三、系统分析与设计（确定程序功能模块）1、为实现上述程序的功能,应以有序链表表示集合。

基本操作：InitList(&L)操作结果：构造一个空的有序表L。

DestroyList(&L)初始条件：有序表L 已存在。

操作结果：销毁有序表L。

ListEmpty(L)初始条件：有序表L 已存在。

操作结果：若L为空表，则返回TRUE，否则返回FALSE。

ListLength(L)初始条件：有序表L 已存在。

操作结果：返回L 中数据元素个数。

GetElem(L,i)初始条件：有序表L已存在，并且K i< ListLength(L)。

操作结果：返回L 中第i 个数据元素。

LocatePos(L,e)初始条件：有序表L已存在，e和有序表中元素同类型的值。

操作结果：若L中存在和e相同的元素，则返回位置；否则返回0。

C语言的循环链表和约瑟夫环C语言的循环链表和约瑟夫环约瑟夫问题）是一个数学的应用问题，对于学习C语言四非常挺有帮助的，下面是店铺为大家搜集整理出来的有关于C语言的循环链表和约瑟夫环，一起了解下吧!循环链表的实现单链表只有向后结点，当单链表的尾链表不指向NULL，而是指向头结点时候，形成了一个环，成为单循环链表，简称循环链表。

当它是空表，向后结点就只想了自己，这也是它与单链表的主要差异，判断node->next是否等于head。

代码实现分为四部分：1. 初始化2. 插入3. 删除4. 定位寻找代码实现：1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1void ListInit(Node *pNode){int item;Node *temp,*target;cout<<"输入0完成初始化"<<endl; cin="">>item;if(!item)return ;if(!(pNode)){ //当空表的时候，head==NULLpNode = new Node ;if(!(pNode))exit(0);//未成功申请pNode->data = item;pNode->next = pNode;}else{//for(target = pNode;target->next!=pNode;target = target->next);4 15 16 17 18 19 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 3 0 3 1 3 2 3 3 3 4 3 5 3temp = new Node;if(!(temp))exit(0);temp->data = item;temp->next = pNode;target->next = temp;}}}void ListInsert(Node *pNode,int i){ //参数是首节点和插入位置Node *temp;Node *target;int item;cout<<"输入您要插入的值:"<<endl; cin="">>item;if(i==1){temp = new Node;if(!temp)exit(0);temp->data = item;for(target=pNode;target->next != pNode;target = target->next);temp->next = pNode;target->next = temp;pNode = temp;}else{target = pNode;for (int j=1;j<i-1;++j) target="target-">next;temp = new Node;if(!temp)exit(0);temp->data = item;temp->next = target->next;target->next = temp;}}void ListDelete(Node *pNode,int i){Node *target,*temp;if(i==1){for(target=pNode;target->next!=pNode;target=target ->next);temp = pNode;//保存一下要删除的首节点 ,一会便于释放6 37 38 39 4 0 4 1 4 2 4 3 4 4 4 5 4 6 4 7 4 8 4 9 5 0 5 1 5 2 5 3 5 4 5 5 5 6 5 7 5pNode = pNode->next;target->next = pNode;temp;}else{target = pNode;for(int j=1;j<i-1;++j) target="target-">next;temp = target->next;//要释放的nodetarget->next = target->next->next;temp;}}int ListSearch(Node *pNode,int elem){ //查询并返回结点所在的位置Node *target;int i=1;for(target = pNode;target->data!=elem && target->next!= pNode;++i)target = target->next;if(target->next == pNode && target->data!=elem)return 0;else return i;}</i-1;++j)></i-1;++j)></endl;></endl;>5 96 0 6 1 6 2 6 3 6 4 6 5 6 6 67 68 69 7 0 7 1 7 2 7 3 7 4 7 5 7 6 7 7 7 8 7 9 8约瑟夫问题约瑟夫环(约瑟夫问题)是一个数学的'应用问题：已知n个人(以编号1，2，3…n分别表示)围坐在一张圆桌周围。

约瑟夫问题详解（CC++）Josephus 约瑟夫问题假设n个竞赛者排成一个环形，依次顺序编号1，2，…，n。

从某个指定的第1号开始，沿环计数，每数到第m个人就让其出列，且从下一个人开始重新计数，继续进行下去。

这个过程一直进行到所有的人都出列为止。

最后出列者为优胜者。

无论是用链表实现还是用数组实现来解约瑟夫问题都有一个共同点：要模拟整个游戏过程，不仅程序写起来比较麻烦，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。

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 --> 0k+1 --> 1k+2 --> 2......k-2 --> n-2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：x'=(x+k)%n如何知道(n-1)个人报数的问题的解？显然，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！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]。

数据结构实验报告约瑟夫环约瑟夫环是一个古老而有趣的问题，也是数据结构中一个经典的应用。

它的故事发生在公元前1世纪，当时犹太人正面临罗马的入侵。

为了避免被俘虏，一群犹太士兵决定以一种特殊的方式自杀，而不是被罗马人俘虏。

他们围成一个圈，按照某个规则进行自杀，直到只剩下一个人为止。

这就是著名的约瑟夫环问题。

在这个问题中，我们有n个人，编号从1到n，围成一个圈。

按照一定的规则，从第一个人开始报数，每次报到m的人将被淘汰。

然后，从下一个人开始重新报数，如此循环，直到只剩下一个人为止。

这个问题的解决方法有很多，其中最常见的是使用链表数据结构。

我们可以将每个人表示为一个节点，节点之间通过指针连接，形成一个环形链表。

每次淘汰一个人后，只需要将指针跳过被淘汰的节点，重新连接链表。

为了更好地理解这个问题，我们可以通过一个简单的例子来演示。

假设有10个人，编号从1到10，每次报数到3的人将被淘汰。

首先，我们将这10个人表示为一个环形链表：1->2->3->4->5->6->7->8->9->10->1。

按照规则，第一次报数到3的人是3号，所以我们将3号节点从链表中删除：1->2->4->5->6->7->8->9->10->1。

接下来，从4号节点开始重新报数。

第二次报数到3的人是6号，所以我们再次将6号节点从链表中删除：1->2->4->5->7->8->9->10->1。

以此类推，直到只剩下一个人为止。

通过这个例子，我们可以看到约瑟夫环问题的解决方法非常简单直观。

使用链表数据结构，每次淘汰一个人后，只需要将指针跳过被淘汰的节点，重新连接链表。

这种方法的时间复杂度为O(n*m)，其中n为人数，m为报数的次数。

除了链表，还有其他数据结构可以用来解决约瑟夫环问题。

顺序表实现约瑟夫环的问题,C语言计算机科学与工程学院《算法与数据结构》试验报告[一] 专业班级 10级计算机工程02 试验地点计算机大楼计工教研室学生学号 1005080222 指导教师蔡琼学生姓名肖宇博试验时间 2012-2-29试验项目算法与数据结构试验类别基础性() 设计性() 综合性(?) 其它( )(1)掌握用VC++上机调试线性表的基本方法; 试(2)掌握顺序表的存储结构以及基本运算的实现。

验目的及要求成绩评定表类别评分标准分值得分合计积极出勤、遵守纪律上机表现 30分主动完成设计任务程序代码规范、功能正确程序与报告 70分报告详实完整、体现收获备注:评阅教师:日期: 年月日计算机科学与工程学院试验内容一、实验目的和要求1、实验目的:(1)掌握用VC++上机调试线性表的基本方法;(2)掌握顺序表的存储结构以及基本运算的实现。

2、实验内容约瑟夫环问题:设编号为1，2，3，……，n的n(n>0)个人按顺时针方向围坐一圈，m为任意一个正整数。

从第一个人开始顺时针方向自1起顺序报数，报到m时停止并且报m的人出列，再从他的下一个人开始重新从1报数，报到m时停止并且报m的人出列。

如此下去，直到所有人全部出列为止。

要求设计一个程序模拟此过程，对任意给定的m和n，求出出列编号序列。

3、实验要求:用顺序表实现。

二、设计分析根据实验要求，采用顺序表来完成本次实验。

实验中定义了两个顺序表，一个用来存储n个人的序号，另一个用来存储n个人的出队顺序及序号。

程序中充分考虑了如果出队的元素大于队列的元素个数时应该有的情况，如果出现这样的错误就提示～否则继续出队～三、源程序代码#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#define MAXSIZE 10 // 宏替换最大值typedef struct{int data[MAXSIZE];int length;}Sqlist;void CreatList(Sqlist *&L,int a[],int n) //创建顺序表{L=(Sqlist *)malloc(sizeof(Sqlist));for(int i=0;i<n;i++){L->data[i]=a[i];}L->length=n;}void InitList(Sqlist *&L) //初始化顺序表{2 《算法与数据结构》试验报告计算机科学与工程学院L=(Sqlist *)malloc(sizeof(Sqlist));L->length=0;}void DestoryList(Sqlist *&L) //释放顺序表空间{free(L);}void josephus(Sqlist *&L) //约瑟夫环的核心代码{int t=0;int m=0;printf("请输入数到几个人出来");printf("\n");scanf("%d",&m);if(m>L->length){printf("没有这么多人呀～?(?_?)?");}else{printf("出列顺序为:");for(int q=L->length;q>=1;q--){t=(t+m-1)%q;printf("\n");printf("\t%d\t",L->data[t]);for(int j=t+1;j<=q-1;j++)L->data[j-1]=L->data[j];}printf("\n");}}void main(){Sqlist *s;InitList(s);int a[MAXSIZE];int n=0;printf("请键入要输入几个数"); printf("\n");scanf("%d",&n);for(int i=0;i<n;i++)3 《算法与数据结构》试验报告计算机科学与工程学院{a[i]=i+1;}CreatList(s,a,n);josephus(s);DestoryList(s);printf("\n");}四、测试用例(尽量覆盖所有分支) 1.当输入1，2，3，4。