2021.12大二上學期數據結構結課設計

敢死隊問題
問題描述：有 M 個敢死隊員要炸掉敵人的一碉堡，誰都不想去，排長決定用輪迴數數的辦法來決定哪個戰士去執行任務。如果前一個戰士沒完成任務，則要再派一個戰士上去。現給每個戰士編一個號，大家圍坐成一圈，隨便從某一個戰士開始計數，當數到 N 時，對應的戰士就去執行任務，且此戰士不再參加下一輪計數。如果此戰士沒完成任務，再從下一個戰士開始數數，被數到第 N 時，此戰士接着去執行任務。以此類推，直到任務完成爲止。排長是不願意去的，假設排長爲 1 號，請你設計一程序，求出從第幾號戰士開始計數才能讓排長最後一個留下來而不去執行任務。
基本要求：（1）輸入隊伍人數 M 和計數 N，輸出排長指定的開始序號；（2）至少採用兩種不同的數據結構的方法實現。

感謝朗哥獻祭“松籟響起之時”給我們小組抽到了最簡單的課程設計題目hhhhhhhhhhhhhhhhhhhhh
這題放到洛谷上也就普及+頂天了
以下爲思路及優化

/*
 * 感謝丁老師提供的撲克牌舉例演示
 * 需求分析：
 *		輸入：總人數m，報數要求n
 *		輸出：滿足最後只剩排長一人的一次報數中第一個報數的人的編號
 *
 *		最後只剩排長一人即最後一個前去任務的人是排長
 *		即排長前去任務後洞中無人，則該次報數爲符合題意的報數
 *		若一次派遣中，排長前去任務，此後洞中還有戰士，則該次報數爲不合題意的報數
 * 名詞註解：
 *		一次派遣：指從1報到n，報到n的人出局。
 *		一次報數：指從第一次派遣直到排長報數後前去任務
 *
 * 第一次會議記錄：11.22上午9時。明確所使用兩種數據結構爲順序表、鏈式隊列。聶樂恆負責順序表實現，楊朗負責鏈式結構隊列實現。各自確認了數據結構解決問題過程
 * 第二次會議記錄：11.29上午9:30。就如何用隊列解決問題產生意見分歧。yl思路爲僅改變尾指針指向頭指針位置，nlh思路爲頭指針和尾指針均正常向後移動（按照常規隊列進行處理）以下爲nlh思路部分代碼
Queue que;//定義隊列
a[i] = i+1;//a數組存的是隊員編號
int x;
for(int i=0; i<m; ++i) {//一次報數中第一個報數的人，從0~m-1遍歷
	for(int j=0; j<m; ++j)//隊員圍成圈，從第一個報數的人開始向後延伸，隊員入隊
		que.enqueue(a[(i+j)%n]);
	do{//一次派遣
		for(int k=0; k<n-1; ++k)//報數，報到1~n-1，不需前去任務
			que.enqueue(que.dequeue());
		x = que.dequeue();//報數，報到n，前去任務。x爲前去任務的人的編號
	}while(x!=0);//當排長前去任務時停止報數
	if(que.empty())//排長前去任務後山洞內無人，是一次符合題意的報數
		cout << i << "第一個報數" << endl;
	while(!que.empty())//隊列置空
		que.dequeue();
}
 *
 * 第一次優化：Length()函數求山洞內剩餘人數爲遍歷求得，可在類內部定義變量length，每次派遣--length
 * 優勢分析：支持每次派遣之間的n不同。實際意義在於，可能某次報數過程中，某戰士爲增大計算難度使每次派遣報數要求n不同。Get(x)支持x改變依然實現報數要求
 */

yl鏈式隊列代碼

點擊此處查看代碼LinkQueue.h

#pragma once
#include <iostream>
#define nullptr NULL

using namespace std;
const int MaxSize = 100;

template<typename DataType>
struct Node
{
	DataType data = 0;												//此戰士的編號
	bool completed = false;											//默認每個戰士都不能完成任務
	Node<DataType>* next = nullptr;											
};

template<typename DataType>
class LinkQueue
{
public:
	LinkQueue();													//初始化空的鏈隊列
	~LinkQueue();													//釋放鏈隊列的存儲空間
	void EnQueue(DataType x, bool y);								//入隊操作，將元素x和y入隊
	DataType DeQueue();												//出隊操作，將指定的對頭元素出隊
	int Length();													//返回當前隊列的長度
	bool Empty();													//判斷鏈隊列是否爲空
	bool LeaderSurvival();											//判斷鏈隊列中是否只剩下隊長
	void Work(int M, int N);										//求解問題
private:
	Node<DataType>* front, * rear;									//聲明隊頭指針和隊尾指針
	int length = 0;													//記錄當前隊列的長度
};

template<typename DataType>
LinkQueue<DataType>::LinkQueue()									//函數功能：初始化空的鏈隊列
{
	Node<DataType> *s = nullptr;
	s = new Node<DataType>;
	s->next = nullptr;
	front = rear = s;												//將隊頭指針和隊尾指針都指向頭結點s
}

template<typename DataType>
LinkQueue<DataType>::~LinkQueue()									//函數功能：釋放鏈隊列的存儲空間
{
	Node<DataType>* p = front;
	while(!Empty())													//釋放每一個結點的存儲空間
	{
		front = front->next;
		delete p;
		p = front;													//工作指針後移
	}
}

template<typename DataType>
void LinkQueue<DataType>::EnQueue(DataType x, bool y)				//函數功能：將元素x和y入隊
{
	Node<DataType>* s = nullptr;
	s = new Node<DataType>;											//申請結點s
	s->data = x;
	s->completed = y;
	s->next = nullptr;
	rear->next = s;													//將結點s插入到隊尾
	rear = s;
	++length;
}

template<typename DataType>
DataType LinkQueue<DataType>::DeQueue()								//函數功能：將指定的隊頭元素出隊
{
	DataType x;
	bool y;
	if(Empty()) throw "隊列已經爲空。";
	Node<DataType>* p = front->next;								//暫存隊頭元素
	x = p->data;
	y = p->completed;
	front->next = p->next;											//將隊頭元素所在結點摘鏈
	if(p->next == nullptr) rear = front;							//出隊前隊列長度爲1
	delete p;
	--length;
	return x;
}

template<typename DataType>
int LinkQueue<DataType>::Length()									//函數功能：返回當前隊列的長度
{
	//cout << "front->data:" << front->data << "  **  " << "rear->data:" << rear->data << endl;
	return length;
}

template<typename DataType>
bool LinkQueue<DataType>::Empty()									//函數功能：判斷隊列是否爲空
{
	return (length == 0);
}

template<typename DataType>
bool LinkQueue<DataType>::LeaderSurvival()							//函數功能：判斷隊列中是否只剩下隊長
{
	if ((length == 1) && (rear->data == 1))
		return true;
	return false;
}

template<typename DataType>
void LinkQueue<DataType>::Work(int M, int N)						//函數功能：求解敢死隊問題
{
	int a[MaxSize], x;
	for (int i = 0; i < M; i++)                                     //討論從0~10開始時，怎樣才能使排長最後一個去執行任務
	{
		a[i] = i + 1;
		for (int j = 0; j < M; j++)                                 //將M個敢死隊員入隊
			EnQueue(a[(i + j) % M], false);
		do                                                          //數數並派遣隊頭的敢死隊員去執行任務
		{
			//cout << "Testing:" << i << "  **  Length:" << Queue.Length() << "  **  ";
			for (int j = 0; j < N - 1; j++)
				EnQueue(DeQueue(), false);
			x = DeQueue();
			if (LeaderSurvival())
				cout << "排長可以指定的開始序號爲：" << i + 1 << endl;
		} while (x != 1);

		while (Empty() != true)
			DeQueue();
	}
}

nlh順序表

點擊此處查看代碼SeqList.h

#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;
const int Maxn = 101;

int a[Maxn];
class SeqList {
public:
	SeqList() {//置零
		m = n = id = 0;
		for (int i = 0; i < Maxn; ++i)
			data[i] = 0;
		length = 0;
	}
	void Set(int M, int N) {
		m = M, n = N, id = 1;
		for (int i = 1; i <= m; ++i)
			data[i] = a[i] = i;
		length = m;
	}
	void Reset(int a[], int begin) {//重置順序表內容，本次報數從begin開始
		for (int i = 1; i <= m; ++i)
			data[i] = a[i];
		id = begin;
		length = m;
	}
	int Length() {//返回目前隊伍長度
		return length;
	}
	int Get(int x) {//查找從id號隊員開始報數目前第x位的值
		int count = 0, i = id-1;//i=id-1是因爲下面while中第一句++i
		while (count != x) {
			++i;
			if (i > m) i = 1;
			if (data[i] != 0)
				++count;
		}
//		cout << i << ' ';//輸出該次派出執行任務的戰士編號
		data[i] = 0;
		--length;
		id = i;
		return i;
	}
	void Work() {//問題求解，輸出合法編號
		for (int i = 1; i <= m; ++i) {
			Reset(a, i);//重置數組，本次報數第一個報數的人編號爲i
			while(Get(n) != 1);//執行派遣直到排長去執行任務
			if(Length() == 0)//排長去執行任務後洞中無人
				cout << "從第 " << i << " 號戰士開始計數能讓排長最後一個留下來" << endl;
		}
	}
private:
	int data[Maxn];//data[i] = i，即編號對應編號
	int m, n, id;//m爲初始隊伍人數，n爲報數數字，id爲下次開始報數的人的編號
	int length;//剩餘人數。*第一次優化
};

主文件

點擊此處查看代碼main.cpp

#include <iostream>
#include "SeqList.h"
#include "LinkQueue.h"
using namespace std;

int main(void) {
	int m, n;
	int op;
	LinkQueue<int> Queue;
	SeqList list;
	do {
		cout << endl << endl;
		cout << "****************" << endl;
		cout << "請輸入指令" << endl;
		cout << "0：停止程序" << endl;
		cout << "1：鏈式隊列解決問題" << endl;
		cout << "2：順序表解決問題" << endl;
		cout << "****************" << endl << endl;
		cin >> op;
		if (op == 0) break;

IN:		cout << "****************" << endl;
		cout << "請輸入隊伍總人數m和報數要求n" << endl;
		cout << "****************" << endl;
		cin >> m >> n;
		if (n < 0 || m < 0 || m > 101) {
			cout << "輸入數據有誤！請重新輸入" << endl;
			goto IN;//重新輸入
		}
		switch (op) {
			case 1:
				Queue.Work(m, n);
				break;
			case 2:
				list.Set(m, n);
				list.Work();
				break;
			case 0:
				break;
			default:
				cout << "輸入錯誤！請重新輸入" << endl;
		}
	}while (op != 0);
	return 0;
}

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