Josephu(约瑟夫、约瑟夫环)问题:
设编号为1,2,…,n的n个人围坐一圈,约定的编号为k(1<=k<=n)的人从1开始报数,数到的那个人又出列,依此类推,知道所有人出列为止,由此产生一个出队编号的序列。
用一个不带头节点的循环链表来处理Josepho问题:
先构成一个有n个节点的单循环链表,然后由k节点起从1开始计数,计到m时,对应节点从链表中删除,直到最后一个节点从链表中删除算法结束。

单向环形链表的介绍

链表形成一个环状
在这里插入图片描述

约瑟夫问题的图释

Josephu(约瑟夫、约瑟夫环)问题:
设编号为1,2,…,n的n个人围坐一圈,约定的编号为k(1<=k<=n)的人从1开始报数,数到的那个人又出列,依此类推,知道所有人出列为止,由此产生一个出队编号的序列。
在这里插入图片描述
以上图的出队顺序为:
2->4->1->5->3

约瑟夫问题的代码实现

思路:
构建一个环形链表
[1]创建第一个节点,让一个指针(变量)first指向该节点,并形成一个环形
[2]后面当我们每创建一个节点,就把该节点,加入到已有的环形链表中即可
遍历环形链表
[1]先让一个辅助指针(变量)curBoy,指向first节点
[2]然后通过一个while循环遍历该环形链表即可
[3]当curBoy.next == first 遍历结束
代码:
书写节点类Boy

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
//创建一个Boy类,表示一个节点
class Boy {
private int no;//编号
private Boy next;//指向下一个节点,默认为空
public Boy(int no){
this.no=no;
}
public int getNo() {
return no;
}
public void setNo(int no) {
this.no = no;
}
public Boy getNext() {
return next;
}
public void setNext(Boy next) {
this.next = next;
}
}

创建一个环形单向链表

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
//创建一个环形的单向链表
class CircleSingkeLinkedList {
//创建一个first节点,当前没有编号
private Boy first = null;
//添加小孩节点,构成一个环形的链表
public void addBoy(int nums){
//nums 做一个数据校验
if(nums<1){
System.out.println("nums的值不正确");
return;
}
Boy curBoy = null;//辅助指针,帮助构建环形链表
//使用for循环创建环形链表
for(int i = 1;i <= nums; i++) {
//根据编号创建小孩节点
Boy boy = new Boy(i);
//如果是第一个小孩
if(i==1) {
first = boy;
first.setNext(first);//构成环
curBoy = first;//让curBoy指向第一个小孩
} else {
curBoy.setNext(boy);
boy.setNext(first);
curBoy = boy;
}
}
}
//遍历当前环形链表
public void showBoy() {
//判断链表是否为空
if(first==null) {
System.out.println("链表为空!");return;
}
//因为first不能动,因此仍然使用辅助指针完成遍历
Boy curBoy = first;
while(true) {
System.out.printf("小孩的编号%d\n",curBoy.getNo());
if(curBoy.getNext()==first)break;//说明已经遍历完毕
curBoy = curBoy.getNext();//curBoy后移
}
}
}

根据用户的输入,生成一个小孩出圈的顺序
[1]需要创建一个辅助指针(变量)helper,事先应该指向环形链表的最后这个节点。
[2]小孩报数前,先让first和helper移动k-1次
[2]当小孩报数时,让first和helper同时移动m-1次
[3]这时就可以将first指向的小孩节点出圈
first=first.next
helper.next=first
[4]原来first指向的这个节点就没有任何引用了
在这里插入图片描述
向环形单向链表类CircleSingkeLinkedList中添加出圈这个方法

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
//根据用户的输入,计算小孩出圈的顺序
/**
* @param startNo 表示从第几个小孩开始数数
* @param countNum 表示数几下
* @param nums 表示最初有多少小孩在圈中
*/
public void countBoy(int startNo,int countNum,int nums) {
//先对数据进行校验
if(first==null||startNo<1||startNo>nums){
System.out.println("参数输入有误!");return;
}
//创建一个辅助指针,帮助完成小孩出圈
Boy helper = first;
//需要创建一个辅助指针(变量)helper,事先应该指向环形链表的最后这个节点。
while(true) {
if(helper.getNext() == first) { //说明helper指向最后小孩节点
break;
}
helper = helper.getNext();
}
//小孩报数前,先让first和helper移动k-1次
for(int j = 0;j<startNo - 1;j++){
first = first.getNext();
helper = helper.getNext();
}
//当小孩报数时,让first和helper同时移动m-1次,然后出圈
//循环操作,知道圈中只有一个节点
while(true) {
if(helper == first)break;//说明圈中只有一个节点
//让first和helper同时移动countNum-1次,然后出圈
for(int j = 0;j<countNum-1;j++) {
first = first.getNext();
helper = helper.getNext();
}
//这是first指向的这个小孩就是要出圈的小孩节点
System.out.printf("小孩%d出圈\n",first.getNo());
//这时将first指向的小孩节点出圈
first = first.getNext();
helper.setNext(first);
}
System.out.printf("最后留在圈中的小孩编号%d\n",first.getNo());
}

测试:

1
2
3
4
5
6
public static void main(String[] args) {
//测试
CircleSingkeLinkedList c = new CircleSingkeLinkedList();
c.addBoy(5);
c.countBoy(1, 2, 5);
}

结果:

1
2
3
4
5
小孩2出圈
小孩4出圈
小孩1出圈
小孩5出圈
最后留在圈中的小孩编号3