剑指 Offer 62. 圆圈中最后剩下的数字 | 算法

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剑指 Offer 62. 圆圈中最后剩下的数字

0,1,···,n-1这n个数字排成一个圆圈,从数字0开始,每次从这个圆圈里删除第m个数字
(删除后从下一个数字开始计数)。求出这个圆圈里剩下的最后一个数字。

例如,0、1、2、3、4这5个数字组成一个圆圈,从数字0开始每次删除第3个数字,
则删除的前4个数字依次是2、0、4、1,因此最后剩下的数字是3。

示例 1:

输入: n = 5, m = 3
输出: 3
示例 2:

输入: n = 10, m = 17
输出: 2

限制:
1 <= n <= 10^5
1 <= m <= 10^6

解题思路

题目中的要求可以表述为:给定一个长度为 n 的序列,每次向后数 m 个元素并删除,那么最终留下的是第几个元素?

这个问题很难快速给出答案。但是同时也要看到,这个问题似乎有拆分为较小子问题的潜质:如果我们知道对于一个长度 n - 1 的序列,留下的是第几个元素,那么我们就可以由此计算出长度为 n 的序列的答案。

我们将上述问题建模为函数 f(n, m),该函数的返回值为最终留下的元素的序号。

首先,长度为 n 的序列会先删除第 m % n 个元素,然后剩下一个长度为 n - 1 的序列。那么,我们可以递归地求解 f(n - 1, m),就可以知道对于剩下的 n - 1 个元素,最终会留下第几个元素,我们设答案为 x = f(n - 1, m)

由于我们删除了第 m % n 个元素,将序列的长度变为 n - 1。当我们知道了 f(n - 1, m) 对应的答案 x 之后,我们也就可以知道,长度为 n 的序列最后一个删除的元素,应当是从 m % n 开始数的第 x 个元素。因此有 f(n, m) = (m % n + x) % n = (m + x) % n

代码实现1. 递归法

class Solution:
    def lastRemaining(self, n: int, m: int) -> int:
        def f(n , m):
            if n==0:
                return 0
            x = f(n - 1, m)
            return (m+x)%n
        return f(n, m)

2. 迭代法

class Solution:
    def lastRemaining(self, n: int, m: int) -> int:
        f = 0
        for i in range(2, n + 1):
            f = (m + f) % i
        return f