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自己動手用Golang實現約瑟夫環演算法的示例

繼上一篇單向連結串列,單線連結串列可以進一步擴充套件為環,如下圖所示:

特點:

1、第一個節點稱為頭部節點,最後一個節點稱為尾部節點

2、每個節點都單方面的指向下一個節點

3、尾部節點下一個節點指向頭部節點

題目:

17世紀的法國數學家加斯帕講了這樣一個故事: 15個教徒和15 個非教徒,在深海海上遇險,必須將一半的人投入海海中,其餘的人才能倖免於難,於是想了一個辦法: 30個人圍成一圓圈,從第一個人開始依次報數,每數到第九個人就將他扔入大海海,如此迴圈進行直到僅餘15個人為止。問怎樣排法,才能使每次投入大海海的都是非教徒。

這就是典型的約瑟夫環問題,可以用單向連結串列環解決,具體程式碼如下:

package main

import "fmt"

type LinkNode struct {
 Data interface{}
 Next *LinkNode
}

type SingleLink struct {
 head *LinkNode
 tail *LinkNode
 size int
}

// 初始化連結串列
func InitSingleLink()(*SingleLink){
 return &SingleLink{
 head:nil,tail:nil,size:0,}
}

// 獲取頭部節點
func (sl *SingleLink)GetHead()*LinkNode{
 return sl.head
}

// 獲取尾部節點
func (sl *SingleLink)GetTail()*LinkNode{
 return sl.tail
}

// 列印連結串列
func (sl *SingleLink) Print(){
 fmt.Println("SingleLink size:",sl.Length())
 if sl.size == 0{
 return
 }
 ptr := sl.GetHead()
 headNode := sl.GetHead()
 for ptr != nil{
 fmt.Println("Data:",ptr.Data)
 ptr = ptr.Next
 if ptr.Next == headNode{
  fmt.Println("Data:",ptr.Data)
  break
 }
 }
}

//連結串列長度
func (sl *SingleLink) Length() int{
 return sl.size
}

//插入資料(頭插)
func (sl *SingleLink) InsertByHead(node *LinkNode){
 if node == nil{
 return
 }
 // 判斷是否第一個節點
 if sl.Length() == 0{
 sl.head = node
 sl.tail = node
 node.Next = nil
 }else{
 oldHeadNode := sl.GetHead()
 sl.head = node
 sl.tail.Next = node
 sl.head.Next = oldHeadNode
 }
 sl.size++
}

//插入資料(尾插)
func (sl *SingleLink) InsertByTail(node *LinkNode) {
 if node == nil{
 return
 }
 // 插入第一個節點
 if sl.size == 0{
 sl.head = node
 sl.tail = node
 node.Next = nil
 }else{
 sl.tail.Next = node
 node.Next = sl.head
 sl.tail = node
 }
 sl.size ++
}

//插入資料(下標)位置
func (sl *SingleLink) InsertByIndex(index int,node *LinkNode){
 if node == nil{
 return
 }
 // 往頭部插入
 if index == 0 {
 sl.InsertByHead(node)
 }else{
 if index > sl.Length(){
  return
 }else if index == sl.Length(){
  //往尾部新增節點
  sl.InsertByTail(node)
 }else{
  preNode := sl.Search(index-1)   // 下標為 index 的上一個節點
  currentNode := sl.Search(index) // 下標為 index 的節點
  preNode.Next = node
  node.Next = currentNode
  sl.size++
 }
 }
}

//刪除資料(下標)位置
func (sl *SingleLink) DeleteByIndex(index int) {
 if sl.Length() == 0 || index > sl.Length(){
 return
 }
 // 刪除第一個節點
 if index == 0{
 sl.head = sl.head.Next
 sl.tail.Next = sl.head
 }else{
 preNode := sl.Search(index-1)
 if index != sl.Length()-1{
  nextNode := sl.Search(index).Next
  preNode.Next = nextNode
 }else{
  sl.tail = preNode
  preNode.Next = sl.head
 }
 }
 sl.size--
}

// 查詢資料
func (sl *SingleLink) Search(index int)(node *LinkNode) {
 if sl.Length() == 0 || index > sl.Length(){
 return nil
 }
 // 是否頭部節點
 if index == 0{
 return sl.GetHead()
 }
 node = sl.head
 for i:=0;i<=index;i++{
 node = node.Next
 }
 return
}


func (sl *SingleLink)pop(){
 popIndex := 8
 delNode := sl.Search(popIndex)
 fmt.Println("POP node : ",delNode.Data)
 sl.DeleteByIndex(popIndex)
 sl.tail = sl.Search(popIndex - 1)
 sl.head = sl.Search(popIndex)
 fmt.Printf("Head:%v,Tail:%v\n",sl.head.Data,sl.tail.Data)
}

func main() {
 // 初始化連結串列
 sl := InitSingleLink()

 // 生成30個元素的環
 for i:=0;i<30;i++{
 snode := &LinkNode{
  Data:i,}
 sl.InsertByIndex(i,snode)
 }

 //迴圈淘汰第9個元素
 var round int
 for sl.size > 15{
 fmt.Printf("================ Round %d ================\n",round)
 sl.pop()
 round ++
 }

 // 獲勝者
 fmt.Println("================ Finish ================")
 fmt.Println("People who survived.")
 sl.Print()
}

執行結果

================ Round 0 ================
POP node : 9
Head:10,Tail:8
================ Round 1 ================
POP node : 19
Head:20,Tail:18
================ Round 2 ================
POP node : 29
Head:0,Tail:28
================ Round 3 ================
POP node : 10
Head:11,Tail:8
================ Round 4 ================

POP node : 21
Head:22,Tail:20
================ Round 5 ================
POP node : 2
Head:3,Tail:1
================ Round 6 ================
POP node : 14
Head:15,Tail:13
================ Round 7 ================
POP node : 26
Head:27,Tail:25
================ Round 8 ================
POP node : 8
Head:11,Tail:7
================ Round 9 ================
POP node : 23
Head:24,Tail:22
================ Round 10 ================
POP node : 6
Head:7,Tail:5
================ Round 11 ================
POP node : 22
Head:24,Tail:20
================ Round 12 ================
POP node : 7
Head:11,Tail:5
================ Round 13 ================
POP node : 25
Head:27,Tail:24
================ Round 14 ================
POP node : 13
Head:15,Tail:12
================ Finish ================
People who survived.
SingleLink size: 15
Data: 15
Data: 16
Data: 17
Data: 18
Data: 20
Data: 24
Data: 27
Data: 28
Data: 0
Data: 1
Data: 3
Data: 4
Data: 5
Data: 11
Data: 12

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