《数据结构和算法》之汉诺塔

    xiaoxiao2021-03-25  94

    一,问题描述:

           法国数学家爱德华·卢卡斯曾编写过一个印度的古老传说:在世界中心贝拿勒斯(在印度北部)的圣庙里,一块黄铜板上插着三根宝石针。印度教的主神梵天在创造世界的时候,在其中一根针上从下到上地穿好了由大到小的64片金片,这就是所谓的汉诺塔。不论白天黑夜,总有一个僧侣在按照下面的法则移动这些金片:一次只移动一片,不管在哪根针上,小片必须在大片上面。僧侣们预言,当所有的金片都从梵天穿好的那根针上移到另外一根针上时,世界就将在一声霹雳中消灭,而梵塔、庙宇和众生也都将同归于尽。

        不管这个传说的可信度有多大,如果考虑一下把64片金片,由一根针上移到另一根针上,并且始终保持上小下大的顺序。这需要多少次移动呢?这里需要递归的方法。假设有n片,移动次数是f(n).显然f(1)=1,f(2)=3,f(3)=7,且f(k+1)=2*f(k)+1。此后不难证明f(n)=2^n-1。n=64时,假如每秒钟一次,共需多长时间呢?一个平年365天有31536000 秒,闰年366天有31622400秒,平均每年31556952秒,计算一下:18446744073709551615秒。这表明移完这些金片需要5845.54亿年以上,而地球存在至今不过45亿年,太阳系的预期寿命据说也就是数百亿年。真的过了5845.54亿年,不说太阳系和银河系,至少地球上的一切生命,连同梵塔、庙宇等,都早已经灰飞烟灭。

                                                             

                                                                                                                         图1  模拟图

    二,问题分析

          1,分解问题

          在这个问题中,我们发现由于每次只能移动一个圆盘,所以在移动的过程中显然要借助另外一根针才行。也就是说第1步将1到63个盘子借助Z移动到Y上,第3步将Y针上的63个盘子借助X移动到Z针上。那么我们把所有新的思路聚集为以下两个问题:

           问题一:将X上的63个盘子借助Z移动到Y上;

           问题二:将Y上的63个盘子借助X移动到Z上。

          2,分解解答

          问题一的圆盘移动步骤为:

          (1)先将前62个盘子移动到Z上,确保大盘在在小盘下

          (2)再将最底下的第63个盘子移动到Y上

          (3)最后将Z上的62个盘子移动到Y上

           问题二的圆盘移动步骤:

          (1)先将前62个盘子移动到X上,确保大盘在小盘下

           (2)再将最底下的63个盘子移动到Z上

           (3)最后将X上的62个盘子移动到Y上。

    三,代码分析

         

    #include <stdio.h> void move(int n, char x, char y, char z) { if( 1 == n) { printf("%c-->%c\n", x,z); } else { move(n-1,x,z,y); //将n-1个盘子从x借助z移动到y上面 printf("%c-->%c\n",x,z); //将第n个盘子从x上移动到z上 move(n-1,y,x,z); //将n-1个盘子从u上借助x移动到z上 } } int main() { int n; printf("请输入汉诺塔的层数:\n"); scanf("%d",&n); printf("移动的步骤如下:\n"); move(n,'x','y','z'); return 0; }

             在上面的代码中可以看到其中使用了递归的思想,不断地调用move函数则最终可以说实现移动的效果。当n=3时的结果为图2结果图所示,有移动的步骤。

                                       

             

          

    
    转载请注明原文地址: https://ju.6miu.com/read-26368.html

    最新回复(0)