
例如,如果有10盘菜(编号1到10),每3盘吃一次: 输入: numberOfDishes = 10everyDishNumberToEat = 3 初始菜品列表:[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
输出: [3, 6, 9, 2, 7, 1, 8, 5, 10, 4]
这本质上是一个约瑟夫环问题的变种,需要我们精确计算每次移除的元素索引。
要解决这个问题,我们需要模拟一个循环过程,每次从当前剩余的菜品列表中移除一个元素,并更新下一次移除的起始位置。以下是实现这一逻辑的关键点:
数据结构选择: 由于我们需要频繁地从列表的任意位置移除元素,LinkedList 是一个比 ArrayList 更高效的选择。LinkedList 在中间插入或删除元素的平均时间复杂度为 O(1),而 ArrayList 则为 O(n),因为需要移动后续所有元素。
步长计算: 题目中“每 everyDishNumberToEat 盘菜”指的是从当前位置开始数第 everyDishNumberToEat 个元素。由于列表索引通常从0开始,如果 everyDishNumberToEat 为1,则表示移除当前位置的元素;如果为3,则表示移除当前位置往后数2个位置的元素(即索引为 current_index + (3-1) 的元素)。因此,实际的步长 step 应该计算为 everyDishNumberToEat - 1。
循环索引与模运算: 当我们在一个不断缩小的列表中循环选择元素时,需要确保索引不会超出当前列表的边界。模运算(%)在这里发挥了关键作用。每次计算新的移除索引时,我们应该将当前索引加上步长,然后对当前列表的长度取模。 新的索引 i = (i + step) % dishes.size() 这样做可以保证:
循环终止条件: 我们需要一直循环,直到所有的菜都被吃完,即原始列表变为空。因此,while (!dishes.isEmpty()) 是合适的循环条件。
下面是基于上述思路的Java实现:
import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
public class DishOrderDeterminer {
/**
* 根据指定步长重排列表元素,模拟圆桌吃菜问题。
*
* @param numberOfDishes 菜品总数
* @param everyDishNumberToEat 每次跳过的盘数(从当前位置开始数第几盘)
* @return 菜品被吃掉的顺序列表
*/
public static List<Integer> determineDishOrder(int numberOfDishes, int everyDishNumberToEat) {
// 使用LinkedList存储菜品,方便高效地移除元素
List<Integer> dishes = new LinkedList<>();
// 存储菜品被吃掉的顺序
List<Integer> result = new ArrayList<>();
// 初始化菜品列表,编号从1到numberOfDishes
for (int i = 1; i <= numberOfDishes; i++) {
dishes.add(i);
}
// 计算实际的步长。例如,如果每3盘吃一次,实际是跳过2个元素,然后吃第3个。
// 对于0-indexed的列表,这意味着索引需要移动 everyDishNumberToEat - 1 步。
int step = everyDishNumberToEat - 1;
// 当前移除元素的起始索引
int currentIndex = 0;
// 当菜品列表不为空时,持续移除元素
while (!dishes.isEmpty()) {
// 计算下一个要移除元素的索引
// currentIndex + step 实现了步长移动
// % dishes.size() 实现了循环回到列表开头,并适应列表长度的动态变化
currentIndex = (currentIndex + step) % dishes.size();
// 移除当前索引处的菜品
int eatenDish = dishes.remove(currentIndex);
// 将被吃掉的菜品添加到结果列表
result.add(eatenDish);
}
return result;
}
public static void main(String[] args) {
// 测试用例1: 10盘菜,每3盘吃一次
System.out.println("numberOfDishes = 10, everyDishNumberToEat = 3");
System.out.println("Output: " + determineDishOrder(10, 3)); // 预期: [3, 6, 9, 2, 7, 1, 8, 5, 10, 4]
System.out.println("\n---");
// 测试用例2: 5盘菜,每2盘吃一次
System.out.println("numberOfDishes = 5, everyDishNumberToEat = 2");
System.out.println("Output: " + determineDishOrder(5, 2)); // 预期: [2, 4, 1, 5, 3]
System.out.println("\n---");
// 测试用例3: 7盘菜,每1盘吃一次 (按顺序吃)
System.out.println("numberOfDishes = 7, everyDishNumberToEat = 1");
System.out.println("Output: " + determineDishOrder(7, 1)); // 预期: [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]
}
}运行结果:
numberOfDishes = 10, everyDishNumberToEat = 3 Output: [3, 6, 9, 2, 7, 1, 8, 5, 10, 4] --- numberOfDishes = 5, everyDishNumberToEat = 2 Output: [2, 4, 1, 5, 3] --- numberOfDishes = 7, everyDishNumberToEat = 1 Output: [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]
通过本教程,我们学习了如何使用Java解决一个经典的列表元素循环重排问题。核心在于理解模运算在循环索引计算中的作用,以及选择合适的数据结构(如 LinkedList)来优化频繁的中间元素删除操作。这种方法不仅适用于“圆桌吃菜”问题,也可以推广到其他需要按步长从动态集合中选取元素的场景。
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