package com.linkedlist;
/*
* 单向环形列表典型应用：约瑟夫问题
* 1、约瑟夫（Josephu）问题：
* 社编号为1，2，3，... n的n个人围坐一圈，约定编号为k（1<=k<=n）的人
* 从1开始报数，数到m的那个人出列，他的下一位又从1开始报数，数到m的那个人又出列，以此类推，知道所有人
* 出列为止，由此产生一个出队的编号的序列
* 2、约瑟夫问题思路：
* 用一个不带头结点的环形链表来处理约瑟夫问题：先构成一个有n个节点的单向循环链表，然后由k节点起
* 从1开始计数，计到m时，对应的节点从链表中删除，然后再从被删除的节点的下一个节点又开始从1开始计数，
* 直到最后一个节点从链表中删除算法结束
*
* 构建一个单向环形链表的思路：
* 1、先创建第一个节点，让first指向该节点，并形成环形
* 2、后面当我们没创建一个新的节点，就将该节点加入到以后的环形链表中即可
*
* 遍历环形链表：
* 1、先让一个辅助变量指向first节点
* 2、然后通过while循环遍历该环形链表即可，当current.next== first即遍历结束
*
* 约瑟夫问题出队思路分析：
* 需求抽取：根据用户的输入，生成一个节点出圈的顺序
* 1、需要创建一个辅助指针helper，事先应该指向环形列表的最后一个节点
* 2、节点报数前，先让first和helper移动k-1次，即first先移动到k的位置
* 3、当节点数数时，让first和helper指针同时移动m-1次
* 4、这是就可以将first指向的节点出圈
* first=first.next;
* helper.next=first;
* 原来first指向的节点就没有任何引用了，就会被垃圾回收机制回收
*/
// 创建一个节点类
class Node
{
private int no;
private Node next;//指向下一个节点
public Node(int no)
{
this.no=no;
}
public int getNo() {
return no;
}
public void setNo(int no) {
this.no = no;
}
public Node getNext() {
return next;
}
public void setNext(Node next) {
this.next = next;
}
}
//创建一个环形的单向链表
class SingleCircleLinkedList
{
//创建一个first节点，当前没有编号
private Node first=null;
//添加Node节点，构建一个环形的链表
public void addNode(int num)
{
//对num做一个数字校验
if(num<1)
{
System.out.println("num的值不正确");
return;
}
Node cur=null;//辅助指针，帮助构建循环链表
//使用for循环来创建我们的环形链表
for(int i=1;i<=num;i++)
{
//根据编号创建Node节点
Node node=new Node(i);
//如果是第一个节点，
if(i==1)
{
first=node;
first.setNext(first);//构成循环
cur=first;
}
else
{
cur.setNext(node);
node.setNext(first);
cur=node;
}
}
}
//遍历当前环形列表
public void show()
{
//判断链表是否为空
if(first==null)
{
System.out.println("环形链表为空");
return;
}
//因为first不能动，因此我们仍然使用一个辅助指针，完成遍历
Node cur=first;
while(true)
{
System.out.printf("节点的编号 %d\n",cur.getNo());
if(cur.getNext()==first) //说明已经遍历完毕
{
break;
}
cur=cur.getNext();//cur指针后移
}
}
//根据用户的输入，计算出节点出圈的顺序
/**
*
* @param startNo 表示从第几个节点开始数数
* @param countNum 表示数几个
* @param num 表示最初由多少节点在环形链表中
*/
public void countNodes(int startNo,int countNum,int num)
{
//先对数据进行校验
if(first==null || startNo<1 || startNo > num)
{
System.out.println("参数输入有误，请重新输入......");
return;
}
//创建辅助指针，帮助完成节点出圈
Node helper=first;
while(true)
{
if(helper.getNext()==first)//说明helper已经指向最后一个节点了
{
break;
}
helper=helper.getNext();
}
//首先first和helper移动k-1次
for(int j=0;j<startNo-1;j++)
{
first=first.getNext();
helper=helper.getNext();
}
//当节点报数时，让first和helper指针同时移动m-1次，然后出圈
//这里是一个循环操作，直到圈中只有一个节点
while(true)
{
if(helper==first)
{
break;
}
// 让first和helper指针同时移动countNum -1次，然后出圈
for(int j=0;j<countNum-1;j++)
{
first=first.getNext();
helper=helper.getNext();
}
//这是first指向的节点即为出圈的节点
System.out.printf("节点 %d 出圈\n", first.getNo());
//将first指向的节点出圈
first=first.getNext();
helper.setNext(first);
}
System.out.printf("最后留在圈中的最后一个节点编号为：%d \n",first.getNo());
}
}
public class SingleCircleLinkedListDemo {
public static void main(String[] args) {
SingleCircleLinkedList sc=new SingleCircleLinkedList();
sc.addNode(10);
sc.show();
System.out.println("测试节点出圈顺序是否正确：");
sc.countNodes(2,5,10);
}
}
运行结果为：
节点的编号 1
节点的编号 2
节点的编号 3
节点的编号 4
节点的编号 5
节点的编号 6
节点的编号 7
节点的编号 8
节点的编号 9
节点的编号 10
测试节点出圈顺序是否正确：
节点 6 出圈
节点 1 出圈
节点 7 出圈
节点 3 出圈
节点 10 出圈
节点 9 出圈
节点 2 出圈
节点 5 出圈
节点 8 出圈
最后留在圈中的最后一个节点编号为：4
