java实现约瑟夫问题

简要:
1 丢手绢问题:这是小时候经常玩的游戏,一群小朋友围到一起,形成一个圈。老师唱歌,小朋友们同时丢手绢,歌曲暂停时,目前拿到手绢的小朋友需要表演一个节目。依次循环下去。

2 而约瑟夫问题与之类似,由一群元素构成的环形链表,首先由某个元素开始报数,报到K时的那个元素需要出圈,然后又由下一个元素开始报数,直到全部的元素出圈时才结束。

 

编号为1,2……n的n个人围坐一圈,约定编号为k的人开始从1报数,数到n的人出圈,依此类推,会产生一个出圈地编号序列。

这里我们选择用单向循环链表来处理这个问题:

首先我们要创建一个单向循环链表:

1.先创建第一个节点,让first指针指向它,并让它自己形成环状

2.我们在之后每添加一个节点,就加入到环中去

遍历单向循环链表:

1.先定义一个辅助指针,指向first节点;

2.通过while循环遍历即可

思路

1.需要创建一个辅助指针helper,应该让辅助指针只指向链表的最后一个元素

2.再让first和helper移动k-1次到指定位置

3.当小孩报数时,让first和helper同时向前移动m-1次

4.此时,first所指的位置就是要出圈的节点地位置

代码实现

先定义一个类。表示节点的信息

class Boy {
private int no; //每个孩子的编号
Boy next; //指向下一个节点
public Boy(int no){
this.no = no;
}

public void setNext(Boy next) {
this.next = next;
}

public Boy getNext() {
return next;
}

public int getNo() {
return no;
}

public void setNo(int no) {
this.no = no;
}

@Override
public String toString() {
return "Boy{" +
"no=" + no +
'}';
}
}

 

再写一个类表示单向循环链表:

1.先写一个添加节点的方法:

我们需要校验输入的nums是否合法,然后根据合理地nums的值,写一个for循环,new Boy类的对象,即节点。接着,我们判断节点的个数,如果是第一个节点,让他自己连接自己,独自成环,如果时多个节点,这个时候就需要辅助指针来帮助我们完成插入操作(这里说一句,由于我们在Boy类中的属性都是private的,所以不能直接通过.next获取下一个节点的位置,而是应该调用getNext()方法,srtNext()同理)

 //创建一个first节点
private Boy first = null;
//添加小孩节点,构成环状结构
public void add(int nums){
//先对nums的数值做一个校验
if(nums < 1){
System.out.println("nums的值不正确");
return;
}
Boy curBoy = null;
//使用for循环来创建环形链表
for(int i = 1;i <= nums;i++){
//根据编号创建节点
Boy boy = new Boy(i);
//如果是第一个小孩
if(i == 1){//自己连接自己,形成环
first = boy;
first.setNext(first);
curBoy = boy;
}else{ //否则的话,依次往上连接,期间要注意辅助指针的后移
curBoy.setNext(boy);
boy.setNext(first);
curBoy = boy;
}
}
}

 

2.再写一个打印链表的方法:

从头循环,首先需要判断链表是否为空,为空直接跳出,不为空则继续,让辅助指针帮助我们完成遍历输出的操作。

public void showBoy(){
if(first == null){
return;
}
Boy curBoy = first;
while(true){
System.out.printf("小孩的编号是%d\n",curBoy.getNo());
if(curBoy.getNext() == first){
break;
}
curBoy = curBoy.getNext();
}
}

 

3.最后就是小孩出圈的操作了

第一步同样是先对传入的数据进行检测,数据合理就让first和helper指针先移动到对应位置上,出圈操作时碰到一个合适的就输出,是一个循环操作,当只剩下一个节点的时候认为遍历结束。

//小孩出圈操作
//startNo表示的是从那个人小孩开始数
//countNum表示的是数几下
//nums表示的是共有几个小孩
public void countBoy(int startNo,int countNum,int nums){
//小对数据进行检验
if(first == null || startNo < 1 || startNo > nums){
System.out.println("参数有误");
return;
}
Boy helper = first;
//要让curBoy指向单向循环链表的最后一个节点
while(true){
if(helper.getNext() == first){
break;
}
helper = helper.getNext();
}
//下一步是报数,在这之前先让两个指针移动到k位置
for(int i = 0;i < startNo - 1;i++){
first = first.getNext();
helper = helper.getNext();
}
//出圈是一个循环操作,直到只剩下一个节点
while(true) {
if (helper == first) {
break;
}
//让helper和first同时移动countNum -1次
for(int j = 0; j < countNum - 1; j++){
first = first.getNext();
helper = helper.getNext();
}
//这时first指向的节点就是要出圈的小孩节点
System.out.printf("小孩%d出圈\n",first.getNo());
//将first指向的小孩出圈
first = first.getNext();
helper.setNext(first); //相当于helper.next = first,由于next是私有的,所以只能这么操作
}
System.out.printf("最后留在圈中的小孩的编号是%d\n",first.getNo());
}

 

上全部的代码:

package DoubleLinkedListdmeo;

public class Josephu {
public static void main(String[] args) {
CircleLinkedList circleLinkedList = new CircleLinkedList();
circleLinkedList.add(25);
circleLinkedList.showBoy();
//测试小孩出圈是否正确
circleLinkedList.countBoy(6,4,25);
}
}

class CircleLinkedList{
//创建一个first节点
private Boy first = null;
//添加小孩节点,构成环状结构
public void add(int nums){
//先对nums的数值做一个校验
if(nums < 1){
System.out.println("nums的值不正确");
return;
}
Boy curBoy = null;
//使用for循环来创建环形链表
for(int i = 1;i <= nums;i++){
//根据编号创建节点
Boy boy = new Boy(i);
//如果是第一个小孩
if(i == 1){//自己连接自己,形成环
first = boy;
first.setNext(first);
curBoy = boy;
}else{ //否则的话,依次往上连接,期间要注意辅助指针的后移
curBoy.setNext(boy);
boy.setNext(first);
curBoy = boy;
}
}
}

public void showBoy(){
if(first == null){
return;
}
Boy curBoy = first;
while(true){
System.out.printf("小孩的编号是%d\n",curBoy.getNo());
if(curBoy.getNext() == first){
break;
}
curBoy = curBoy.getNext();
}
}

//小孩出圈操作
//startNo表示的是从那个人小孩开始数
//countNum表示的是数几下
//nums表示的是共有几个小孩
public void countBoy(int startNo,int countNum,int nums){
//小对数据进行检验
if(first == null || startNo < 1 || startNo > nums){
System.out.println("参数有误");
return;
}
Boy helper = first;
//要让curBoy指向单向循环链表的最后一个节点
while(true){
if(helper.getNext() == first){
break;
}
helper = helper.getNext();
}
//下一步是报数,在这之前先让两个指针移动到k位置
for(int i = 0;i < startNo - 1;i++){
first = first.getNext();
helper = helper.getNext();
}
//出圈是一个循环操作,直到只剩下一个节点
while(true) {
if (helper == first) {
break;
}
//让helper和first同时移动countNum -1次
for(int j = 0; j < countNum - 1; j++){
first = first.getNext();
helper = helper.getNext();
}
//这时first指向的节点就是要出圈的小孩节点
System.out.printf("小孩%d出圈\n",first.getNo());
//将first指向的小孩出圈
first = first.getNext();
helper.setNext(first); //相当于helper.next = first,由于next是私有的,所以只能这么操作
}
System.out.printf("最后留在圈中的小孩的编号是%d\n",first.getNo());
}
}

class Boy {
private int no; //每个孩子的编号
Boy next; //指向下一个节点
public Boy(int no){
this.no = no;
}

public void setNext(Boy next) {
this.next = next;
}

public Boy getNext() {
return next;
}

public int getNo() {
return no;
}

public void setNo(int no) {
this.no = no;
}

@Override
public String toString() {
return "Boy{" +
"no=" + no +
'}';
}
}

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