使用环形单向链表演示约瑟夫环问题Scala版本

思路

约瑟夫环问题：
题目是假设有N个小朋友按顺序围成一圈，每个小朋友都有一个编号，假设从第m个小朋友从1开始报数，报到k的小朋友出圈，从出圈的下一个小朋友继续报数，重复上面的报数。直到所有的人出圈位置。
求出圈的小朋友的顺序是什么

解决方案：
我们使用的是单向的环形链表作为数据结构
思路大致分为

寻找指定开始节点
跳动指定的步长-1（需要获取弹出节点的前一个节点，才可以做删除）
显示弹出节点

代码

package com.xipenhui.cn

import scala.collection.mutable.ArrayBuffer
import scala.util.control.Breaks._

/**
 * 约瑟夫环问题 ：
 * 题目是  假设有N个小朋友按顺序围成一圈，每个小朋友都有一个编号，假设从第m个小朋友从1开始报数
 * 报到k的小朋友出圈，从出圈的下一个小朋友继续报数，重复上面的报数。直到所有的人出圈位置。求出圈
 * 的小朋友的顺序是什么
 * 解决方案：
 *   我们使用的是单向的环形链表作为数据结构
 */
object JosephuDemo {
  def main(args: Array[String]): Unit = {

    val josephu = new Josephu()
    val boys = josephu.addBoy(5)
    println("=======创建出来的boys是=======")
    josephu.show()
    println("===弹出小朋友===")
    josephu.popBoy(2,3,5)
  }
}

/**
 * 环形单向链表
 * 1. 添加小孩子
 * 2. 按照规则弹出小孩子
 * 3. 显示环形队列的值，做过程校验
 */
class Josephu {
  var head = Boy(-1)

  /**
   *
   * @param num 添加小孩的个数
   */
  def addBoy(num: Int) {

    //参数校验
    if (num < 1) {
      throw new RuntimeException("input num must big than 1")
    }

    var currBoy: Boy = null
    for (i <- 1 to num) {
      val boy = new Boy(i)
      if (i == 1) {
        head = boy
        head.next = head
        currBoy = boy
      } else {
        currBoy.next = boy
        boy.next = head
        currBoy = boy
      }
    }
  }


  /**
   * 按照给定的规律弹出元素
   * 1. 从开始数到第m个小朋友，拿到当前的小朋友
   * 2. 在当前节点进行后移，移动到k个小朋友的前一个节点（单向链表删除需要使用前一个节点辅助）
   *   弹出当前小朋友，删除当前节点，
   * 3. 这里可以使用两个for循环，
   *    第一次循环的长度为链表长度
   *    第二次循环的长度为移动的长度 k -1 (因为要前一个节点)
   *
   * @param startNum 从第num个位置开发数数字
   * @param countNum 数数的长度为len
   * @param len      环形链表的长度
   */
  def popBoy(startNum: Int, countNum: Int, len: Int): Unit = {
    //val resArr = ArrayBuffer[Boy]
    if (head.next == null || startNum < 1 || startNum > len) {
      println("输入参数错误，请重新输入")
      System.exit(0)

    }
    var currBoy: Boy = head
    //可以找到起始位置的节点
    breakable {
      while (currBoy.next != head) {
        if (currBoy.num == startNum) {
          break()
        } else {
          currBoy = currBoy.next
        }
      }
    }
    if (currBoy.next == head) throw new RuntimeException("can not find input element")

    //点名的次数为 len次
    for (i <- 0 until len) {
      //从currBoy开始点名，点名的长度为countNum,这里是单向链表，要借助前一个节点进行删除
      for (j <- 1 until countNum-1) {
        currBoy = currBoy.next
      }
      //这里 currBoy已经移动到需要移除节点的前一个节点
      print(s"output element is ${currBoy.next.num} \n")
      currBoy.next = currBoy.next.next
      currBoy = currBoy.next
    }
  }

  //显示当前链表的内容
  def show(): Unit = {
    var currBoy = head
     while (currBoy.next != head){
       println(s"input boy's num is ${currBoy.num}")
       currBoy=currBoy.next
     }
   println(s"input boy's num is ${currBoy.num}")
  }
}

case class Boy(num: Int) {
  var next: Boy = null
}