📜  约瑟夫斯问题使用位魔术(1)

📅  最后修改于: 2023-12-03 15:11:37.185000             🧑  作者: Mango

使用位魔术解决约瑟夫斯问题

约瑟夫斯问题是一个经典的数学问题,问题描述为:n个人围成一个圆圈,从第一个人开始报数,每报到m个人就杀掉它,直到剩下最后一个人。

在解决约瑟夫斯问题时,我们可以使用位运算魔术,将问题转化为一个二进制运算问题。具体如下:

  1. 将问题转化为二进制运算问题

首先,我们需要将报数的位置转化为二进制数。假设n = 7, m = 3,我们可以将每个人编号为1~7,然后将其二进制化:

  1  -> 001
  2  -> 010
  3  -> 011
  4  -> 100
  5  -> 101
  6  -> 110
  7  -> 111

下一步,我们对于每个人的二进制数进行左移操作,使其末位对齐。比如,将每个数左移两位,得到:

001 -> 100
010 -> 1000
011 -> 1100
100 -> 10000
101 -> 10100
110 -> 11000
111 -> 11100
  1. 进行二进制运算

现在,我们可以将所有二进制数相加,并将结果对m取余。比如,将上述结果相加,得到:10100。

将10100对3取余,得到1。这表示第一次报数时,应该从末尾开始数第一个人(101),然后每隔两个人(m-1)杀一个人,直到剩下最后一个人。我们可以将其二进制转换回十进制,得到3。这意味着,最后留下来的人的编号为3。

  1. 实现算法

代码片段如下:

def josephus(n, m):
    # 转换成二进制
    nums = [int(bin(i)[2:]) for i in range(1, n+1)]
    # 左移二进制数
    nums = [i * (2 ** (m-1)) for i in nums]
    # 求和并取余
    result = sum(nums) % m
    # 转换回十进制
    survivor = int(str(bin(result))[2:], base=10)
    return survivor

这个版本的算法基于Python,可以接受n和m作为输入,返回最后幸存下来的编号。当然,你可以使用别的编程语言实现相应的算法。