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算法设计与分析——循环赛日程表

问题描述:

设有n=2^k个运动员要进行网球循环赛。现要设计一个满足以下要求的比赛日程表:

(1)每个选手必须与其他n-1个选手各赛一次;

(2)每个选手一天只能参赛一次;

(3)循环赛在n-1天内结束

按此要求将比赛日程表设计成有n行和n-1列的一个表。在表中的第i行,第j列处填入第i个选手在第j天所遇到的选手。

思路:

按分治策略,我们可以将所有的选手分为两半,则n个选手的比赛日程表可以通过n/2个选手的比赛日程表来决定。递归地用这种一分为二的策略对选手进行划分,直到只剩下两个选手时,比赛日程表的制定就变得很简单。这时只要让这两个选手进行比赛就可以了。

如上图,所列出的正方形表是8个选手的比赛日程表。其中左上角与左下角的两小块分别为选手1至选手4和选手5至选手8前3天的比赛日程。据此,将左上角小块中的所有数字按其相对位置抄到右下角,又将左下角小块中的所有数字按其相对位置抄到右上角,这样我们就分别安排好了选手1至选手4和选手5至选手8在后4天的比赛日程。依此思想容易将这个比赛日程表推广到具有任意多个选手的情形。

算法步骤解读:

用一个for循环输出日程表的第一行 for(int i=1;i<=n;i++) a[1][i] = i

定义一个m值,m初始化为1,m用来控制每一次填充表格时i(i表示行)和j(j表示列)的起始填充位置。

用一个for循环将问题分成k部分,对于k=3,n=8(2的k次方),将问题分成3大部分,第一部分为,根据已经初始化的第一行,填写第二行;第二部分为,根据已经填充好的第一部分,填写第三四行,第三部分为,根据已经填充好的前四行,填写最后四行。for (int s=1;s <= k; s++) n/=2;

用一个for循环对3.中提到的每一部分进行划分for(int t=1;t<=n;t++)对于第一部分,将其划分为四个小的单元,即对第二行进行如下划分

同理,对第二部分(即三四行),划分为两部分,第三部分同理。

最后,根据以上for循环对整体的划分和分治法的思想,进行每一个单元格进行对角线填充。

for(int i=m+1;i<=2*m;i++) {//i控制行

for(int j=m+1;j<=2*m;j++){ //j控制列

a[i][j+(t-1)*m*2]= a[i-m][j+(t-1)*m*2-m];/*右下角的值等于左上角的值 */

a[i][j+(t-1)*m*2-m] =a[i-m][j+(t-1)*m*2];/*左下角的值等于右上角的值 */

}

}

过程

(1)由初始化的第一行填充第二行

(2)由s控制的第一部分填完。然后是s++,进行第二部分的填充

t=1; t=2

(3)最后是第三部分的填充

t = 1

完整代码如下:

#include

#include

using namespace std;

void schedule(vector< vector > &table, int n, int k){

for(int i = 1; i <= n; i++){

//初始化表格第一行

table[1][i] = i;

}

int m = 1;

for(int s = 1; s <= k; s++){

n /= 2;

for(int t = 1; t <= n; t++){ //对每一部分进行划分(达到分治目的)

for(int i = 1 + m; i <= 2*m; i++){ //控制行

for(int j = 1 + m; j <= 2*m; j++){ //控制列

table[i][j + (t-1)*m*2] = table[i - m][j + (t-1)*m*2 - m]; //右下角等左于上角的值

table[i][j + (t-1)*m*2 - m] = table[i - m][j + (t-1)*m*2]; //左下角等于右上角的值

}

}

}

m *= 2;

}

}

int input(int n, int k){

do{

n = n / 2;

k++;

}while(n > 1);

return k;

}

void display(vector< vector > &table, int n){

cout << "比赛日程表:" << endl;

for(int i = 1; i <= n; i++){

for(int j = 1; j <= n; j++){

cout << table[i][j] << " ";

if(j == 1) cout << "| ";

}

cout << endl;

}

}

int main(){

int k = 0;

int n = 0;

cout << "请输入要比赛的人数: ";

cin >> n;

vector< vector > table(n+1, vector(n+1)); //创建一个二维数组表示日程表

k = input(n, k); //2的K次方

schedule(table, n, k);

display(table, n);

return 0;

}