這個問題是一個典型的約瑟夫環問題,對於這類題目我做了一些總結,下面我就分別用:數組、ArrayList、LinkedList、以及通項公式去解決。
首先用數組:把人都按順序放到數組中,每次叫到三的人改變其的值爲-1,最後剩下的那個就是編號。
public class Test01 {
public static void main(String[] args) {
int n = 10;//參與遊戲的人數
//將數字放入數組
int [] persons=new int[n];
for(int i=1;i<persons.length;i++){
persons[i-1]=i;
}
int saveCount=0;//目前數組中還存在的人數
int index=0;//我們要進行報的數
while(true){
//移除人出局
saveCount=0;//記錄目前存活的人數每次循環都被初始化
for(int i= 0;i<persons.length;i++){
if(persons[i]!=-1){
index++;
if(index==3){
index=0;
//當計數器等於3的時候改變計數器的值並且把當前人的值改爲-1
persons[i]=-1;
}
}
//如果數組中的值不爲-1存活人數+1
if(persons[i]!=-1){
saveCount++;
}
}
//如果存活的人只剩下一個,退出循環
if(saveCount==1){
break;
}
}
System.out.println(Arrays.toString(persons));
}
}
用數組的方式進行求解是我們思考最少的,其原理就是,我們把初始的編號放到數組中,每次找到要移出的人的時候把這個值改變爲-1,直至數組中只有一個不是-1,結束循環。但是這種方法每次循環都要循環整個數組,那我們可不可以每次循環後移出出局的人呢?答案是肯定的,java爲我們提供了很多容器,容器都帶有這種功能,下面我們就分別用ArrayList於LinkedList來解決。
ArrayList:
public class Test02 {
public static void main(String[] args) {
//這裏我用了字母初始化數組,爲了更明顯的表示
List<String> list = new ArrayList<String>();
for(char i = 'A'; i <= 'A' + 9; i++){
list.add(Character.toString(i));
}
int n = 1;//計數器,因爲每次都要移除一個人,所以n = 1
while(list.size() > 1){
for(int i = 0; i < list.size(); i++){
if(n == 3){
list.set(i, "");//找到叫到三的人把它的值變爲空
n = 1;
}else{
n++;
}
}
for(int i = list.size() - 1; i >= 0; i--){
//每次循環完成之後,統一移除元素,不然會報錯
if(list.get(i).length() == 0){
list.remove(i);
}
}
}
System.out.println(list.toString());
}
}
上面這個ArrayList有一點小瑕疵,因爲我們不能每次找到人後就移除此人,而是要找到後先改變它的值,讓它爲空,然後再每次循環完成後統一移除,那有的人就該問了:那與用數組有什麼差別,都是改變元素的值,只不過數組進行判斷,ArrayList進行移除。
事實的確如此,雖然用ArrayList每次循環後都移除了一些元素,下次循環的時候不用循環10次,但還不是我們想要的。所以我們在對這個代碼進行改進,如下:
public class Test03 {
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<String>();
for(char i = 'A'; i < 'A' + 10; i++){
list.add(Character.toString(i));
}
/*
* 思路:
* 1、得到每一次隊列中,最後一個人應該報數的值:int n = list.size % 3
* 2、每次找到元素移除後,把計數器的值+1,等於跳過一個人,因爲找到人是叫到3的人退出,所以剛移除過的人旁邊的人肯定不會移除
*/
int a = 0;
System.out.println(list.toString());
while(list.size() > 1){
for(int i = 0; i < list.size(); i++){
a++;//2
if(a == 3){
if(i == list.size() - 1){
a = 0;
}else{
a = 1;
}
list.remove(i);
}
}
System.out.println(list.toString());
}
}
}
這種方法可能剛開始沒有那麼好理解,但是在第二個方法的基礎下應該很快能夠理解。
下面就是用LinkedList來解決:
public class Monkey {
public static void main(String[] args) {
int number = 0;//計數器
int count = 10;//玩家的總數
LinkedList<Integer> monkeys = new LinkedList<>();
for(int i = 1; i <= count; i++){
monkeys.add(i);
}
//這裏用了迭代器,每次取出數組中的下個元素
Iterator<Integer> it = monkeys.iterator();
while(count > 1){
//每次進行迭代,如果有下個元素,計數器+1
if(it.hasNext()){
it.next();
++number;
}else{
//如果沒有下個元素,迭代器從新賦值,即從頭開始
it = monkeys.iterator();
}
//如果找到元素,把計數器歸零,移除元素,總數-1
if(number == 3){
number = 0;
it.remove();
count--;
}
}
System.out.println("編號爲:" + monkeys.element());
}
}
LinkedList與ArrayList方法類似,都是找到元素並且移除,都是計數器進行計數每次記錄循環結果,當做下次循環開始的計數。
最後介紹一種比較難理解的方法,一種通項公式,因爲這是約瑟夫環問題,如果我門改變人數,多往下寫,就會找到規律,用高中學到的求解通項公式的方法,可以找到這道題的通項公式 : f(n) = (f(n-1) + k) % n f(1) = 0;
n代表人數,k代表叫到的數字(本題中:n = 10, k = 3);
實現代碼如下:
public class Test04 {
public static void main(String[] args){
Scanner sc = new Scanner(System.in);
System.out.println("請輸入參與遊戲的人數:");
int number = sc.nextInt();
System.out.println("請輸入數到幾的人退出遊戲");
int k = sc.nextInt();
//通項公式 f(n) = (f(n-1) + k) % n
int last = 0; // f(1) = 0
for(int i = k-1; i <= number; ++i){
last = (last + k) % i;
}
System.out.println(last + 1);
}
}
使用通項公式很簡潔的就解決了此類問題,看起來也簡單,但是這一種方法卻是最難理解的,因爲我們需要自己去找通項公式。當然如果你的腦容量夠大,你也可以記下來。
四種方法各有優劣,選擇你最能理解的去使用,嘗試找到別的方法。
計算機中的問題不可能只有一種解決方式。