汉诺塔非递归算法分析与实现

汉诺塔的递归算法很容易理解,也非常容易实现。下面,本文讨论了汉诺塔问题的非递归算法,核心内容就是栈的使用技巧。
首先,对于每个柱子来说,就是一个栈,这个栈有个特点就是,大数放在下面,小数放在上面。在首次建立栈时,我们可以先存储好这些数据,假设最小的盘子序号为1,后面的由此类推。在建立栈时,根据当前盘子总数是否为偶数,需要调整B、C两个柱子的位置。当n为偶数时,按照A、B、C的顺序排放三个柱子,当n为奇数时,按照A、C、B的顺序排列这些柱子。这两个顺序就是汉诺塔中最小的那个盘子的挪动顺序。
其次,建立好栈后,接下来就是算法的核心部分了。初始情况下,需要首先挪动最小的那个盘子,把编号为1的那个盘子挪动到它的下一个位置上(有可能是B,也有可能是C),这时需要判断一下,程序是否已经完成了,若还没有完成,则继续下面的步骤。下一步,判断当前剩下的两个柱子的栈顶元素,如果有个栈顶元素为0,说明该柱子上没有盘子,把非零的栈顶元素放入空栈中;如果两个栈顶元素都是非零的,则将较小的元素移动到较大的元素上面。
再次,此时一轮循环已经结束,再次移动编号为1的盘子,将它移动到它的下一个位置上面。
最后,重复上面的步骤,当循环结束时,我们的算法就运行完了。

// NonRecursionHanoi.cpp : Defines the entry point for the console application.
//

#include "stdafx.h"
#include<iostream>

using namespace std;

const int MAX = 64;

struct st
{
    char name;
    int array[MAX];
    int topIndex;

    int TopData( void )
    {
        if( topIndex == 0 )
        {
            return 0;
        }
        else
        {
            return array[topIndex-1];
        }
    }

    int Pop( void )
    {
        int retVal = array[topIndex-1];
        --topIndex;
        array[topIndex] = 0;

        return retVal;
    }

    void Push( int data )
    {
        array[topIndex] = data;
        ++topIndex;
    }
};

long int expo( int x, int y )
{
    long retVal = 1;

    for( int i = 0; i < y; i++ )
    {
        retVal = retVal * x;
    }

    return retVal;
}

void CreateHanoi( st pillar[], int n )
{
    pillar[0].name = 'A';
    for(int i = 0; i < n; i++ )
    {
        pillar[0].array[i] = n - i;
    }

    pillar[0].topIndex = n;

    for( int i = 0; i < n; i++ )
    {
        pillar[2].array[i] = pillar[1].array[i] = 0;
    }

    pillar[2].topIndex = pillar[1].topIndex = 0;

    if( n%2 == 0 )
    {
        pillar[1].name = 'B';
        pillar[2].name = 'C';
    }
    else
    {
        pillar[1].name = 'C';
        pillar[2].name = 'B';
    }
}

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    int n;
    cout<<"Please input the disk number:";
    cin>>n;

    while ( ( n > 64 ) || ( n < 1 ) )
    {
        cout<<"\r\nInput a New number, must between 1 and 64"<<endl;
        cin>>n;
    }

    st pillar[3];

    CreateHanoi( pillar, n );

    int max = expo( 2, n ) - 1;   // Move n Disks need max steps.

    int k = 0;    // Record the Current move steps.
    int j = 0;    // Record 1st disk's position.

    while( k < max )
    {
        int temp = pillar[j%3].Pop();
        pillar[(j+1)%3].Push(temp);
        cout<<++k<<" "<<pillar[j%3].name<<"->"<<pillar[(j+1)%3].name<<endl;

        ++j;
        int temp1 = pillar[(j-1)%3].TopData();
        int temp2 = pillar[(j+1)%3].TopData();

        if( k < max )
        {
            if( ( temp2 == 0 ) || ( ( temp1 > 0 ) && ( temp2 > temp1 ) ) )
            {
                temp = pillar[(j-1)%3].Pop();
                pillar[(j+1)%3].Push(temp);
                cout<<++k<<" "<<pillar[(j-1)%3].name<<"->"<<pillar[(j+1)%3].name<<endl;
            }
            else
            {
                temp = pillar[(j+1)%3].Pop();
                pillar[(j-1)%3].Push(temp);
                cout<<++k<<" "<<pillar[(j+1)%3].name<<"->"<<pillar[(j-1)%3].name<<endl;
            }
        }
    }

    getchar();
    getchar();

    return 0;
}

    原文作者:递归算法
    原文地址: https://blog.csdn.net/feihongchen/article/details/46993441
    本文转自网络文章,转载此文章仅为分享知识,如有侵权,请联系博主进行删除。
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