两个单链表(singly linked list),每一个节点里面一个0-9的数字,输入就相当于两个大数了。然后返回这两个数的和(一个新list)。这两个输入的list长度相等。
要求是:
- 不用递归;
- 要求算法在最好的情况下,只遍历两个list一次 ,最差的情况下两遍。
关于海枯石烂的分析:
原题:两个玩家,一堆石头,假设多于100块,两人依次拿,最后拿光者赢,规则是:
- 第一个人不能一次拿光所有的;
- 第一次拿了之后, 每人每次最多只能拿对方前一次拿的数目的两倍。求先拿者必胜策略, 如果有的话。怎么证明必胜。
分析:
这是斐波那契博弈,当且仅当石头个数是斐波那契数的时候先手必败。
让我们用第二数学归纳法证明:
为了方便,我们将 n
记为 f[i]
。
1、当 i=2
时,因为不能全部去完,先手只能取1颗,显然必败,结论成立。
2、假设当 i<=k
时,结论成立。
则当 i=k+1
时,f[i] = f[k]+f[k-1]
。
则我们可以把这一堆石子看成两堆,简称 k
堆和 k-1
堆。
(一定可以看成两堆,因为假如先手第一次取的石子数大于或等于f[k-1]
,则后手可以直接取完 f[k]
,因为 f[k] < 2*f[k-1]
)
对于 k-1
堆,由假设可知,不论先手怎样取,后手总能取到最后一颗。下面我们分析一下后手最后取的石子数 x
的情况。
如果先手第一次取的石子数 y>=f[k-1]/3
,则这小堆所剩的石子数小于 2y
,即后手可以直接取完,此时 x=f[k-1]-y
,则 x<=2/3*f[k-1]
。
我们来比较一下 2/3*f[k-1]
与 1/2*f[k]
的大小。即 4*f[k-1]
与 3*f[k]
的大小,对两值作差后不难得出,后者大。
所以我们得到,x<1/2*f[k]
。
即后手取完 k-1
堆后,先手不能一下取完 k
堆,所以游戏规则没有改变,则由假设可知,对于 k
堆,后手仍能取到最后一颗,所以后手必胜。
即 i=k+1
时,结论依然成立。
那么,当 n
不是Fibonacci数的时候,情况又是怎样的呢?
这里需要借助“Zeckendorf定理”(齐肯多夫定理):任何正整数可以表示为若干个不连续的Fibonacci数之和。
关于这个定理的证明,感兴趣的同学可以在网上搜索相关资料,这里不再详述。
分解的时候,要取尽量大的Fibonacci数。
比如分解85:85在55和89之间,于是可以写成85=55+30,然后继续分解30,30在21和34之间,所以可以写成30=21+9,
依此类推,最后分解成85=55+21+8+1。
则我们可以把 n
写成 n = f[a1]+f[a2]+……+f[ap]
。(a1>a2>……>ap
)
我们令先手先取完 f[ap]
,即最小的这一堆。由于各个f
之间不连续,则 a(p-1) > ap + 1
,则有 f[a(p-1)] > 2*f[ap]
。即后手只能取 f[a(p-1)]
这一堆,且不能一次取完。
此时后手相当于面临这个子游戏(只有 f[a(p-1)]
这一堆石子,且后手先取)的必败态,即先手一定可以取到这一堆的最后一颗石子。
同理可知,对于以后的每一堆,先手都可以取到这一堆的最后一颗石子,从而获得游戏的胜利。
参考博文:斐波那契博弈