数据结构实验报告：约瑟夫环问题

简介：
本实验报告详细探讨了经典数学问题“约瑟夫环”的解决方案及其在数据结构中的实现方法。通过构建循环链表和递归算法，深入分析并优化了不同规模下的求解效率与策略选择。 数据结构实验约瑟夫环问题实验报告 本实验报告旨在解决约瑟夫环问题，并提供了详细的实验内容。 一、实验目的及要求 实验目的：设有编号为 1，2，...，n 的 n(n>0)个人围成一个圈，每个人持有一个密码 m。从第一个人开始报数，当报到m时停止报数；此时该人出圈，并由其下一位重新开始计数直到再次遇到m为止。如此循环直至所有人全部出圈。给定任意n和m后求解这 n 个人的出圈顺序。 实验要求： （1）建立数据模型，确定存储结构； （2）对任意n个人，密码为 m，实现约瑟夫环问题； （3）输出结果可以依次显示也可以用数组形式保存。 二、实验步骤 （1）定义约瑟夫环的存储结构。 由于此问题是循环性质的问题，考虑使用循环链表。为了简化操作，在不带头结点的情况下建立一个循环单向链表，并由头指针 first 指示。将每个节点的数据类型定义如下： ```c++ struct Node{ int data; // 编号 Node *next; }; ``` （2）创建约瑟夫环。 通过初始化，构建不含头结点的循环单向链表，并由指针first指示。 （3）设计算法实现人员出圈。 伪代码如下： 1. 初始化工作指针 pre 和 p 以及计数器 count； 2. 循环直到p等于pre - 如果count等于m，则执行以下操作: 输出结点 p 的编号，删除结点 p，并令p指向下一个节点。重置计数器。 - 否则，继续： 工作指针 pre 和 p 移动到下一个位置；增加计数器 count； 3. 当链表中只剩一个节点时输出该节点的值并将其从链表中删除。 三、实验内容代码 ```c++ #include using namespace std; struct Node{ int Data; struct Node *next; }; class JosephRing{ public: JosephRing(int n); // 初始化n个结点的循环单向链表 ~JosephRing(); void Joseph(int m); // 输出出圈顺序 private: Node *rear; // 指针类型为Node类指针，用于指向最后一个节点 }; // 构造函数，创建一个包含n个节点的循环单向链表。 JosephRing::JosephRing(int n){ Node *s = nullptr; rear = new Node; rear->Data = 1; // 初始化第一个结点的数据为1 rear->next = rear; // 将该结点指向自己，形成环形结构的开始 for (int i=2 ;i<=n;i++){ s = new Node; s->Data = i; s->next = rear->next; rear->next = s; rear=s; } } // 函数Joseph用于实现约瑟夫环问题，输出出圈顺序。 void JosephRing::Joseph(int m){ Node *pre=rear,*p= rear -> next; int count=1; // 初始化工作指针和计数器 while(p->next != p){ if(count < m) { // 如果count小于m，则继续前进 pre = p; p=p->next; count++; } else { cout<Data< next = p -> next ; delete q; p=pre->next; count=1; } } cout<Data<