这个问题很有意思!这其实是一个经典的约瑟夫环(Josephus problem)的变种问题。让我们一步一步来把它拆解清楚,看看最后剩下的是哪个数字。
问题的设定是这样的:
我们有一排数字,从1开始,一直到n。我们按照一个特定的规则进行“删除”和“移动”。
1. 第一次操作:
去掉数字1。
将数字2移动到n的后面。
2. 第二次操作:
从当前队列的头部(也就是原先的数字3)开始数,去掉第三个数。
将第四个数移动到前面第二个数字(也就是原先的数字2)的后面。
3. 以此类推:
每轮操作,我们都从当前队列的第一个数字开始数。
去掉队首的那个数字。
将紧随其后的那个数字(即当前队列的第二个数字)移动到队列的末尾。
重复这个过程,直到队列中只剩下一个数字。
咱们来举个例子,假设 n = 10,这样会更容易理解:
初始队列: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
第一轮操作:
我们从队首开始数。规则是“去掉1,将2挪在n后”。这里的“去掉1”是指去掉当前队列的第一个数字。
队列是:1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
去掉第一个数字:1。
将第二个数字:2,移动到队列的末尾。
队列变为:3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 2
第二轮操作:
规则是“去掉3,将4挪在2后”。这里更准确的理解是,我们从新的队列头部开始数,去掉第一个数字,然后把第二个数字放到队尾。所以,这里的“去掉3”是指去掉当前队列的第一个数字,而“将4挪在2后”是指将当前队列的第二个数字放到队尾。
当前队列是:3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 2
去掉第一个数字:3。
将第二个数字:4,移动到队列的末尾。
队列变为:5, 6, 7, 8, 9, 10, 2, 4
第三轮操作:
当前队列是:5, 6, 7, 8, 9, 10, 2, 4
去掉第一个数字:5。
将第二个数字:6,移动到队列的末尾。
队列变为:7, 8, 9, 10, 2, 4, 6
第四轮操作:
当前队列是:7, 8, 9, 10, 2, 4, 6
去掉第一个数字:7。
将第二个数字:8,移动到队列的末尾。
队列变为:9, 10, 2, 4, 6, 8
第五轮操作:
当前队列是:9, 10, 2, 4, 6, 8
去掉第一个数字:9。
将第二个数字:10,移动到队列的末尾。
队列变为:2, 4, 6, 8, 10
第六轮操作:
当前队列是:2, 4, 6, 8, 10
去掉第一个数字:2。
将第二个数字:4,移动到队列的末尾。
队列变为:6, 8, 10, 4
第七轮操作:
当前队列是:6, 8, 10, 4
去掉第一个数字:6。
将第二个数字:8,移动到队列的末尾。
队列变为:10, 4, 8
第八轮操作:
当前队列是:10, 4, 8
去掉第一个数字:10。
将第二个数字:4,移动到队列的末尾。
队列变为:8, 4
第九轮操作:
当前队列是:8, 4
去掉第一个数字:8。
将第二个数字:4,移动到队列的末尾。
队列变为:4
结论:
当 n = 10 时,最后留下的数字是 4。
规律的思考(稍微深入一点):
这个问题描述的“去掉1,将2挪在n后;去掉3,将4挪在2后”这种表述,其实是描述了执行一次操作后,队列的下一个状态。我们实际执行的模式是:
1. 当前队列的第一个数字被移除。
2. 当前队列的第二个数字被移到队列的末尾。
这个过程循环往复。
我们可以把这个想象成一个链表或者队列数据结构。每次操作就是:
1. 弹出队头元素(这个元素被“去掉”)。
2. 将新的队头元素(原来是第二个)移到队尾。
用编程的语言来说,就是不断地将队头元素出队,然后将出队的下一个元素再入队,重复这个过程直到只有一个元素。
有没有更通用的方法?
对于这种约瑟夫环的变种问题,有时候可以通过数学推导找到规律,特别是当n比较大的时候,模拟会很耗时。但对于这个特定的规则(每轮去掉一个,另一个移到队尾),直接找到一个简洁的数学公式并不直观,通常还是通过模拟或者递归的方式来解决。
如果这个“去掉1,将2挪在n后”的描述,是特指了特定的编号(比如总是去掉编号为1的,然后移动编号为2的),那情况就完全不同了。但从“按此规律进行下去”来看,这里的1、2、3、4是位置上的概念,而不是数值上的概念。即:总是移除当前队列的第一个,然后移动当前队列的第二个到队尾。
总结一下这个规则的关键点:
总是从队列的第一个元素开始处理。
处理方式是:移除第一个元素,将第二个元素移到队尾。
这个过程循环进行,直到只剩一个元素。
所以,对于任何一个给定的n,我们都可以按照这个流程模拟下去,直到找到最后剩下的那个数字。刚才的 n=10 的例子就是这样得出的。
如果你想知道其他n的值会得到什么结果,可以继续用这个方法推算。比如,如果n=5,会是什么情况?
初始:1, 2, 3, 4, 5
1. 去掉1,2移到尾:3, 4, 5, 2
2. 去掉3,4移到尾:5, 2, 4
3. 去掉5,2移到尾:4, 2
4. 去掉4,2移到尾:2
所以,n=5时,留下的是2。
这个游戏确实挺有意思的,通过一步步的模拟,就能揭示出最后的答案。