汉诺塔

    xiaoxiao2021-03-25  116

    1、 通过递归实现汉诺塔问题的求解

    设f(n)为将n片圆盘所在塔全部移动到另一塔最少总次数;由递归算法可知:f(1) = 1;当n>1时,f(n) = f(n-1) + 1 + f(n-1)。f(n) = 把上面n-1片圆盘移动到中间塔最少总次数f(n-1) + 把第n片圆盘移动到目标塔+ 把中间盘的n-1片圆盘移动到目标塔最少总次数为f(n-1)。由数学计算可得:f(n)=2^n-1。(n>0)。此算法的递归代码实现如下所示:

    public static ArrayList<String> hanoi(int n, char x, char y, char z){ // 将n个盘子从x轴转向z轴 ArrayList<String> ways = new ArrayList<String>(); if(n == 1){ ways.add(move(x, z)); return ways; }else{ ways.addAll(hanoi(n - 1, x, z, y)); // 第一步:将x轴上的n-1个盘子通过z轴转向y轴 ways.add(move(x, z)); // 第二步:将x轴上最大的盘子转向z轴 ways.addAll(hanoi(n - 1, y, x, z)); // 第三步:将刚才转到y轴上的n-1个盘子再以同样的方式转向z轴上,即可完成任务 } return ways; } public static String move(char x, char y){ StringBuffer sb = new StringBuffer(); sb.append(++count + ": "); sb.append(x); sb.append("-->"); sb.append(y); return sb.toString(); } 2、 通过非递归的思想来实现汉诺塔问题的求解 首先容易证明,当盘子的个数为n时,移动的次数应等于2^n - 1。 一位美国学者发现一种出人意料的方法,只要轮流进行两步操作就可以了。 首先把三根柱子按顺序排成品字型,把所有的圆盘按从大到小的顺序放在柱子A上。 根据圆盘的数量确定柱子的排放顺序:若n为偶数,按顺时针方向依次摆放 A B C; 若n为奇数,按顺时针方向依次摆放 A C B。 (1)按顺时针方向把圆盘1从现在的柱子移动到下一根柱子,即当n为偶数时,若圆盘1在柱子A,则把它移动到B; 若圆盘1在柱子B,则把它移动到C;若圆盘1在柱子C,则把它移动到A。 (2)接着,把另外两根柱子上可以移动的圆盘移动到新的柱子上。 即把非空柱子上的圆盘移动到空柱子上,当两根柱子都非空时,移动较小的圆盘 这一步没有明确规定移动哪个圆盘,你可能以为会有多种可能性,其实不然,可实施的行动是唯一的。 (3)反复进行(1)(2)操作,最后就能按规定完成汉诺塔的移动。 所以结果非常简单,就是按照移动规则向一个方向移动金片: 如3阶汉诺塔的移动:A→C,A→B,C→B,A→C,B→A,B→C,A→C
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