汉诺塔问题是使用递归解决问题的经典范例。
汉诺(Hanoi)塔问题:古代有一个梵塔,塔内有三个座A、B、C,A座上有64个盘子,盘子大小不等,大的在下,小的在上(如图)。有一个和尚想把这64个盘子从A座移到B座,但每次只能允许移动一个盘子,并且在移动过程中,3个座上的盘子始终保持大盘在下,小盘在上。在移动过程中可以利用B座,要求打印移动的步骤。如果只有一个盘子,则不需要利用B座,直接将盘子从A移动到C。
- 如果有2个盘子,可以先将盘子1上的盘子2移动到B;将盘子1移动到c;将盘子2移动到c。这说明了:可以借助B将2个盘子从A移动到C,当然,也可以借助C将2个盘子从A移动到B。
- 如果有3个盘子,那么根据2个盘子的结论,可以借助c将盘子1上的两个盘子从A移动到B;将盘子1从A移动到C,A变成空座;借助A座,将B上的两个盘子移动到C。这说明:可以借助一个空座,将3个盘子从一个座移动到另一个。
- 如果有4个盘子,那么首先借助空座C,将盘子1上的三个盘子从A移动到B;将盘子1移动到C,A变成空座;借助空座A,将B座上的三个盘子移动到C。
- 代码如下:
#include<stdio.h> #include<string.h> #include<stdlib.h> #include<limits.h> #include<algorithm> #include<queue> #include<stack> #include<vector> #include<math.h> #define maxn 1000005 int step; void move(int a,int b) { printf("move from %d to %d \n",a,b); } void hanoi(int n,int a,int b,int c)//a表示起点,b表示过渡的柱子,c表示终点 { if(n==1) { ++step; move(a,c); } else { ++step; move(a,c); hanoi(n-1,a,c,b); hanoi(n-1,b,a,c); } } int main() { int T,i,j,n; scanf("%d",&T); while(T--) { step=0; scanf("%d",&n); hanoi(n,1,2,3); printf("Total steps is %d\n",step); } }
拓展:递推公式:f(n)=f(n-1)*2+1;
- 拓展题目如下:
汉诺塔(二)
时间限制: 3000 ms | 内存限制: 65535 KB 难度: 5
- 描述
汉诺塔的规则这里就不再多说了,详见题目:汉诺塔(一)
现在假设规定要把所有的金片移动到第三个针上,给你任意一种处于合法状态的汉诺塔,你能计算出从当前状态移动到目标状态所需要的最少步数吗?
- 输入
- 第一行输入一个整数N,表示测试数据的组数(0<N<20)
每组测试数据的第一行是一个整数m表示汉诺塔的层数(0<m<32),随后的一行有m个整数Ai,表示第i小的金片所在的针的编号。(三根针的编号分别为1,2,3)
- 输出
- 输出从当前状态所所有的金片都移动到编号为3的针上所需要的最少总数
- 样例输入
2 3 1 1 1 3 1 1 3
- 样例输出
7 3
- 代码如下:
#include<stdio.h> #include<string.h> int step[33],num[33]; void find() { step[0]=1; for(int i=1;i<=33;i++) step[i]=step[i-1]*2; } int main() { find(); int t,n,m; scanf("%d",&t); while(t--) { int t=3,i,sum=0; scanf("%d",&n); for(i=0;i<n;i++) scanf("%d",&num[i]); for(i=n-1;i>=0;i--) { if(num[i]!=t) { sum+=step[i]; t=6-num[i]-t;//当n-1时,如果第n-1小的(也就是最大的)不在3号针上,比如在2上,则会把小于第n-1个盘的其他盘移到1号针上去 //然后判断第n-2小的盘在不在1号针上,依次类推......也就是针的总和数6减去num[i]所在的号数,减去n-1个盘所在的位置(自己模拟画画图) } } printf("%d\n",sum); } }