约瑟夫环Java课程设计大作业.docx
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约瑟夫环Java课程设计大作业
上海电力学院
数据结构Java课程设计
题 目:
约瑟夫环
学生姓名：
学号：
院 系：
计算机与信息工程学院
专业年级：
软件工程 级
2012年 1 月 13日
一、需求分析
【问题描述】
约瑟夫（Joseph）问题的一种描述是：
编号为1，2，…，n的n个人按顺时针方向围坐一圈，每人持有一个密码（正整数）。
一开始任选一个正整数作为报数上限值m，从第一个人开始按顺时针方向自1开始顺序报数，报到m时停止报数。
报m的人出列，将他的密码作为新的m值，从他在顺时针方向上的下一个人开始重新从1报数，如此下去，直至所有人全部出列为止。
试设计一个程序求出出列顺序。
【基本要求】
利用单向循环链表存储结构或顺序存储结构模拟此过程，按照出列的顺序印出各人的编号。
【测试数据】
m的初值为20；n＝7，7个人的密码依次为：
3，1，7，2，4，8，4，首先m值为6（正确的出列顺序应为6，1，4，7，2，3，5）。
1、运行环境（软、硬件环境）
开发工具：
JDK1.6eclipse6.0
运行环境：
WindowsXP及其以上系统
2、输入的形式和输入值的范围
本个实验所输入的值都强制转化为Int数据类型，因为人数一定是个正整数，而每个人所持的密码将会作为下一次循环的步数，所以也一定是一个整数；初始密码也是步数，所以也是一个正整数。
在输入值的取值范围上，每人的密码是一个大于零的整数，初始密码也是一个大于零的整数，人数同样也是一个正整数。
3、输出的形式描述
1.可以在以下环境中运行本次实验
①在DOS环境中编译“约瑟夫环.Java”文件
②在Eclipse6.0及其以上编译环境下运行
2.根据文字要求依次输入人数、每人密码、初始密码等一些数据（见图1.3.2）
（图）1.3.2
4、功能描述
约瑟夫环代码约瑟夫环（Josephus）问题是由古罗马的史学家约瑟夫（Josephus）提出的，他参加并记录了公元66—70年犹太人反抗罗马的起义。
约瑟夫作为一个将军，设法守住了裘达伯特城达47天之久，在城市沦陷之后，他和40名死硬的将士在附近的一个洞穴中避难。
在那里，这些叛乱者表决说“要投降毋宁死”。
于是，约瑟夫建议每个人轮流杀死他旁边的人，而这个顺序是由抽签决定的。
约瑟夫有预谋地抓到了最后一签，并且，作为洞穴中的两个幸存者之一，他说服了他原先的牺牲品一起投降了罗马。
本次试验的不同点在于有一个初始密码M、每人又有个密码，在他死后（出局）之后将作为下一个循环的步数，这样以此类推得出最后一个幸存者。
这个实验主要是模仿约瑟夫环的意思模拟约瑟夫环。
差别在与每人的密码将作为下一个循环步数继续开始另一个约瑟夫环的循环处理。
最后得到一个出此链表的数字下标代号。
5、测试数据
①初始密码M=20
②人数为7
③7个人的密码依次为：
3，1，7，2，4，8，4
最后得到一个出此链表顺序，用每个链表中元素的下标输出数据。
二、概要设计
1、抽象数据类型定义描述
（对各类的成员及成员函数进行抽象描述）
创建Node和LinkList这两个类，在Node类中定义一些函数，为主程序中调用这些函数所服务；LinkList类Head指针调用SetLink函数，然后遍历结点，一次删除结点，使得指针后移。
在主函数中运用一个For循环作为足要算法，一次实现约瑟夫环的功能。
2、功能模块设计（如主程序模块设计）
先创建了一个linklist对象，然后分别申明inCount和resultIncount这两个私有成员变量。
然后通过inCount=Integer.parseInt（input.readLine（））;把输入的内容转化成INT类型，赋值给inCount。
通过一个For循环语句作为其主要算法实现。
Nodep=link.head,q=link.last;
inti=0;//每个人的密码
intj=0;//人数
for（;;）{i++;
if（i==m）{
i=0;
m=p.getData（）;
System.out.print（p.getCount（）+""）;
link.removeNode（q）;//删除Q节点
p=p.getLink（）;//Q结点后移
j++;
if（j==inCount）
break;//如果等于总人数就跳出FOR循环
continue;//继续进行下一个循环
}
q=q.getLink（）;//Q的指针往后移
p=q.getLink（）;//P等于Q的下一个指针
}
3、模块层次调用关系图
三、详细设计
实现概要设计中定义的所有的类的定义及类中成员函数，并对主要的模块写出伪码算法。
classNode{
privateintdata[]=newint[2];
privateNodelink;
privatestaticintcount=-1;
publicNode（intdata）{
this.data[0]=data;
this.data[1]=++count;
link=null;
}
publicvoidsetData（intdata）{
this.data[0]=data;
}
publicintgetData（）{
returndata[0];
}
publicintgetCount（）{
returndata[1];
}
publicvoidsetLink（Nodelink）{
this.link=link;
}
publicNodegetLink（）{
returnlink;
}
}
在这个结点NODE类中定义了诸如setData、getData、getData、getCount、setLink、getLink等一些函数，为主函数调用这些函数做好准备。
这也是前期工作的准备。
classLinkList{
publicNodehead;
publicNodelast;
publicLinkList（intdata）{
head=newNode（data）;//Head调用NODE的构造函数，初始化Head
head.setLink（head）;//Head调用SetLink的函数
last=head;
}
publicStringvistAllNode（）{//遍历节点
Nodenext=head;
Strings=newString（）;
do{
s=s+next.getData（）+"";
//把指针next指向的对象添加到字符串S中
next=next.getLink（）;//把指针后移，获取下一个指针
}while（next!
=head）;
returns;
}
publicbooleanremoveNode（Nodenode）{//去掉node的下一个结点
if（node==last）{
head=head.getLink（）;//把头指针指向下一个节点
last.setLink（head）;//尾指针=头指针
}elseif（node.getLink（）==last）{
last=node;
last.setLink（head）;//Last指向头指针
}else{
NodetempN=node.getLink（）;
//申明一个临时的指针TEMPN指向NODE的下一个节点
tempN=tempN.getLink（）;//把tempN向后移一个
node.setLink（tempN）;//node指向tempN
}
returntrue;//操作成功返回true
}
publicbooleanremoveAll（）{//此函数的作用是删除所有的节点
head.setLink（head）;//Head=Head
last=head;//Last=Head
head.setData（0）;//head的数据设置为0
returntrue;
}
publicvoidappend（intdata）{//此函数的作用是加一个节点
Nodetemp=newNode（data）;//申明TEMP节点
last.setLink（temp）;//尾指针指向TEMP指针
last=temp;//尾指针指向TEMP指针
last.setLink（head）;//尾指针指向头指针
}
}
在LinkList类中申明头尾指针head和last，head和last分别调用Node和setLink函数，在进行结点的遍历和，当删除一个结点之后便产生了指针后移的问题，直到头尾指针相同。
publicclass约瑟夫环{
privatestaticLinkListlink=newLinkList（0）;
//申明一个LinkList的对象
privatestaticintinCount;
privatestaticintresultInCount;//申明两个变量
publicstaticvoidmain（String[]args）throwsIOException{
//主函数抛出异常
intenter;
StringinputString=newString（）;
BufferedReaderinput=newBufferedReader（newInputStreamReader（
System.in））;//定义一个缓冲流对象
System.out.print（"这个程序是解决约瑟夫环的问题。
\n请输入人数（正整数）:
"）;
inCount=Integer.parseInt（input.readLine（））;
//把输入的内容转化成INT类型，赋值给INCOUNT
System.out.print（"请输入初始密码:
"）;
intm=Integer.parseInt（input.readLine（））;
System.out.println（"请输入每个人的密码:
"）;
for（resultInCount=0;resultInCountinputString=input.readLine（）;
enter=Integer.parseInt（inputString）;
link.append（enter）;
}//循环输入的内容放到链表中
link.removeNode（link.last）;//去掉链表中最后一个节点
Nodep=link.head,q=link.last;
inti=0;//每个人的密码
intj=0;//人数
for（;;）{
i++;
if（i==m）{
i=0;
m=p.getData（）;
System.out.print（p.getCount（）+""）;
link.removeNode（q）;//删除Q节点
p=p.getLink（）;//Q节点后移
j++;
if（j==inCount）
break;//如果等于总人数就跳出FOR循环
continue;//继续进行下一个循环
}
q=q.getLink（）;//Q的指针往后移
p=q.getLink（）;//P等于Q的下一个指针
}
}
}
这是一个主函数代码，里面包括一个For循环，从键盘输入总人数和初始的密码，元素的定义通过数组下标输出来，inCount=Integer.parseInt（input.readLine（））通过这个方法进行强制类型转换，将其转换成INT类型。
再调用函数得到出此链表的的元素的下标。
四、调试分析
1.所遇问题
程序的编写和调试基本正常。
遇到的问题主要是：
链表的删除，和主要算法的一个循环算法问题，最后在同学们的帮助和我上网找资料和同学们的帮助之下终于解决问题。
本实验采用数据抽象程序设计方法。
思路清晰，实现时调试顺利：
1．由于刚开始忽略了该链表没有头结点这样一个特殊性，没有把第一个结点单独拿出来建立，因而出现了一些逻辑上的错误
2．刚开始写的时候很不适应，不知道从何下手，虽然核心算法的设计早就在心中有一个酝酿，但是实际操作起来还是不能很好的运用
3．由于是第一次用“以数据结构为中心”的思想编程，所以并不是很习惯，在主函数中还是充斥着很多基本语句，以后仍要多多练习
4．算法的时空分析
该程序不占用额外空间，因此空间复杂度是O（n）。
2.实验心得体会
此次课程设计通过具体的试验设计操作，巩固了数据结构中关于链表的知识。
尤其是通过具体的操作，提高了自己的分析问题、解决问题的能力，将以前以为没有实际意义的东西运用到实际中去，去解决实际问题。
开始学着分析算法的优劣，并且选择最优算法解决问题，与此同时，从实践中规范了自己编程语言的书写，获益匪浅。
课程设计真的在一定程度上提高了同学们对JAVA学习得积极性。
也为今后的JAVA学习打下扎实的基础。
此次课程设计对我的目的已经基本达到，在今后的JAVA学习中我一定不断推敲JAVA，继续在JAVA学习的路上奋斗。
五、用户使用说明
详细列出每一步的操作说明。
当用户编译.JAVA文件后。
1.按照要求输入一个数字。
然后按一下回车键会自动跳转到下一个指令。
见图5.1
图5.1
2.按照要求输入一个数字。
然后按一下回车键会自动跳转到下一个指令。
见图5.2
图5.2
3.按照要求输入一个数字。
然后按一下回车键之后设置好了第一个人的密码，然后美输入一个密码都按一下回车键，以此类推。
当完成7个人的密码设置之后会自动跳出一个出链表的编号，次即为约瑟夫环的理念。
见图5.3和图5.4
图5.4图5.3
六、测试结果
七、附录：
程序设计源代码
importjava.io.*;
classNode{
privateintdata[]=newint[2];
privateNodelink;
privatestaticintcount=-1;
publicNode（intdata）{
this.data[0]=data;
this.data[1]=++count;
link=null;
}
publicvoidsetData（intdata）{
this.data[0]=data;
}
publicintgetData（）{
returndata[0];
}
publicintgetCount（）{
returndata[1];
}
publicvoidsetLink（Nodelink）{
this.link=link;
}
publicNodegetLink（）{
returnlink;
}
}
classLinkList{
publicNodehead;
publicNodelast;
publicLinkList（intdata）{
head=newNode（data）;
head.setLink（head）;
last=head;
}
publicStringvistAllNode（）{
Nodenext=head;
Strings=newString（）;
do{
s=s+next.getData（）+"";
//把指针next指向的对象添加到字符串S中
next=next.getLink（）;//把指针后移，获取下一个指针
}while（next!
=head）;
returns;
}
publicbooleanremoveNode（Nodenode）{//去掉node的下一个结点
if（node==last）{
head=head.getLink（）;//把头指针指向下一个节点
last.setLink（head）;
}elseif（node.getLink（）==last）{
last=node;
last.setLink（head）;
}else{
NodetempN=node.getLink（）;
//申明一个临时的指针TempN指向Node的下一个节点
tempN=tempN.getLink（）;
node.setLink（tempN）;//Node指向TempN
}
returntrue;
}
publicbooleanremoveAll（）{
head.setLink（head）;
last=head;
head.setData（0）;
returntrue;
}
publicvoidappend（intdata）{//次函数的作用是加一个节点
Nodetemp=newNode（data）;
last.setLink（temp）
last=temp;
last.setLink（head）;
}
}
publicclass约瑟夫环{
privatestaticLinkListlink=newLinkList（0）;
//申明一个LinkList的对象
privatestaticintinCount;
privatestaticintresultInCount;
publicstaticvoidmain（String[]args）throwsIOException{
//主函数抛出异常
intenter;
StringinputString=newString（）;
BufferedReaderinput=newBufferedReader（newInputStreamReader（System.in））;
System.out.print（"这个程序是解决约瑟夫环的问题。
\n请输入人数（正整数）:
"）;
inCount=Integer.parseInt（input.readLine（））;
//把输入的内容转化成INT类型，赋值给INCOUNT
System.out.print（"请输入初始密码:
"）;
intm=Integer.parseInt（input.readLine（））;
System.out.println（"请输入每个人的密码:
"）;
for（resultInCount=0;resultInCountinputString=input.readLine（）;
enter=Integer.parseInt（inputString）;
link.append（enter）;
}
link.removeNode（link.last）;//去掉链表中最后一个节点
Nodep=link.head,q=link.last;
inti=0;
intj=0;
for（;;）{
i++;
if（i==m）{
i=0;
m=p.getData（）;
System.out.print（p.getCount（）+""）;
link.removeNode（q）;//删除Q结点
p=p.getLink（）;//Q结点后移
j++;
if（j==inCount）
break;
continue;
}
q=q.getLink（）;//Q的指针往后移
p=q.getLink（）;//P等于Q的下一个指针
}
}
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