100囚犯问题

题目：国王招来100个囚犯，对他们说：你们犯的是死罪，但我给你们一次求生的机会。15分钟以后，你们将被关进一个有100间隔离牢房的监狱里，每人一间牢房，都与外界隔绝，什么也听不见看不到，连时间都没法计算，无法获得外界的任何信息。 这所监狱有一个院子，每天只少随机（注意是完全随机）打开一间牢房的门，让一个囚犯到院子里来放风。院子里有一盏灯，放风的囚犯可以控制它的开关，将它打开或是关闭。除囚犯之外，其他人都不会去碰开关。这盏灯会永远有充足的能源供应，灯泡和电路不会出故障。
除了开关这盏灯，放风的囚犯放风时留下的任何其它痕迹都会在夜晚被清除干净（包括在灯上作的任何记号）。牢房是完全封闭的，院子里的灯光在牢房里看不到。只有放风到院子里的人才能看到。 好了现在我向你们提出一个要求，只要你们做到了，就可以全部获得释放： 给你们15分钟商量你们的方案。15分钟以后，你们将被关进我刚才说的那个监狱，永远无法再交流，被关若干天后，你们中间如果任何一个人能够向我证明你们每个人都至少放风了一次，我就把你们放了，不然永远别想再出来。 好吧！这样吧，如果你们有谁现在可以告诉我这个方法，也就是能够证明你们每人至少放风一次的方法，我马上放掉你们！
其中一个囚犯想了几分钟，回答了这个问题，国王听后，如自己所说的把他们全部给放了。请问那个囚犯是用什么方法证明的？

思路：选举一个leader，只能开灯；其余的，如果是第一次关灯，则可以关灯，表示我来过一次了，如果已经关过灯了，则不用关，留给没关过的人关灯；leader每开一次灯就表示有一个新人来过，知道第99次开灯，就表明全都来过了

#include <iostream>
#include <vector>

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/time.h>

bool g_lighting = false;

class Prisoner
{
public:
Prisoner()
{
_is_leader = false;
}
~Prisoner()
{}
virtual int its_time() = 0;
bool is_leader()
{
return _is_leader;
}
protected:
bool _is_leader;
};

class CommonPr : public Prisoner
{
public:
CommonPr()
{
_offed = false;
_is_leader = false;
}
~CommonPr()
{}
int its_time()
{
// 如果没关过灯
if (!_offed)
{
if (g_lighting)
{
g_lighting = false;
_offed = true;
}
}
// 如果关过灯了
else
{
;
}

return -1;
}
private:
bool _offed;
};

class LeaderPr : public Prisoner
{
public:
LeaderPr(unsigned int max)
: _max(max)
{
_times = 0;
_turn_on_cnt = 0;
_is_leader = true;
}
~LeaderPr()
{
}
int its_time()
{
std::cout << "lucky leader_times:" << _times++ << std::endl;
// 如果灯没亮
if (!g_lighting)
{
g_lighting = true;
_turn_on_cnt++;
if (_max == _turn_on_cnt)
{
return 0;
}
}
// 如果灯亮着
else
{
// 没有新出现的囚犯
;
}
return -1;
}
private:
unsigned int _turn_on_cnt;
unsigned int _max;
unsigned long long _times;
};

void gen_random_array(int* rand_array, int length)
{
rand_array = new int [length];
for (size_t i = 0; i < length; i++)
{
rand_array[i] = i;
}
for (size_t i = 0; i < length; i++)
{
srand((unsigned)time(NULL));
int index = rand() % length;
std::swap(rand_array[i], rand_array[index]);
}
}

void init(std::vector<Prisoner*>& pr_vec, int* rand_array, int argc, char** argv)
{
Prisoner* leader = new LeaderPr(atoi(argv[1]));
for (size_t i = 0; i < atoi(argv[1]); i++)
{
Prisoner* common = new CommonPr();
pr_vec.push_back(common);
}
pr_vec.push_back(leader);
gen_random_array(rand_array, atoi(argv[1]));
}

void process(const std::vector<Prisoner*>& pr_vec, int* arr)
{
unsigned long long times = 0;
while (1)
{
gen_random_array(arr, pr_vec.size());
for (size_t i = 0; i < pr_vec.size(); i++)
{
int ret = pr_vec[i]->its_time();
if (0 == ret)
{
goto end;
}
times++;
}
}
end:
std::cout << "times:" << times << std::endl;
return ;
}

void clear_vec(std::vector<Prisoner*>& pr_vec)
{
for (size_t i = 0; i < pr_vec.size(); i++)
{
if (pr_vec[i] != NULL)
{
delete pr_vec[i];
}
}
}

int main(int argc, char** argv)
{
if (argc != 2)
{
std::cout << "Usage: " << argv[0] << " common_prisoner_numbers" << std::endl;
return -1;
}

int* arr;
std::vector<Prisoner*> pr_vec;
init(pr_vec, arr, argc, argv);
process(pr_vec, arr);
clear_vec(pr_vec);

if (NULL != arr)
{
delete arr;
}
return 0;
}