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汉诺塔(又称河内塔)问题其实是印度的一个古老的传说。
开天辟地的神勃拉玛(和中国的盘古差不多的神吧)在一个庙里留下了三根金刚石的棒,第一根上面套着64个圆的金片,最大的一个在底下,其余一个比一 个小,依次叠上去,庙里的众僧不倦地把它们一个个地从这根棒搬到另一根棒上,规定可利用中间的一根棒作为帮助,但每次只能搬一个,而且大的不能放在小的上 面。计算结果非常恐怖(移动圆片的次数)18446744073709551615,众僧们即便是耗尽毕生精力也不可能完成金片的移动了。 算法介绍: 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: 汉诺塔问题也是程序设计中的经典递归问题,下面我们将给出递归和非递归的不同实现源代码。 ●汉诺塔算法的递归实现C++源代码 #include <fstream> #include <iostream> using namespace std; ofstream fout("out.txt"); void Move(int n,char x,char y) { fout<<"把"<<n<<"号从"<<x<<"挪动到"<<y<<endl; } void Hannoi(int n,char a,char b,char c) { if(n==1) Move(1,a,c); else { Hannoi(n-1,a,c,b); Move(n,a,c); Hannoi(n-1,b,a,c); } } int main() { fout<<"以下是7层汉诺塔的解法:"<<endl; Hannoi(7,'a','b','c'); fout.close(); cout<<"输出完毕!"<<endl; return 0; } #include<stdio.h> void hanoi(int n,char A,char B,char C) { if(n==1) { printf("Move disk %d from %c to %c\n",n,A,C); } else { hanoi(n-1,A,C,B); printf("Move disk %d from %c to %c\n",n,A,C); hanoi(n-1,B,A,C); } } main() { int n; printf("请输入数字n以解决n阶汉诺塔问题:\n"); scanf("%d",&n); hanoi(n,'A','B','C'); } ●汉诺塔算法的非递归实现C++源代码 #include <iostream> using namespace std; //圆盘的个数最多为64 const int MAX = 64; //用来表示每根柱子的信息 struct st{ int s[MAX]; //柱子上的圆盘存储情况 int top; //栈顶,用来最上面的圆盘 char name; //柱子的名字,可以是A,B,C中的一个 int Top()//取栈顶元素 { return s[top]; } int Pop()//出栈 { return s[top--]; } void Push(int x)//入栈 { s[++top] = x; } } ; long Pow(int x, int y); //计算x^y void Creat(st ta[], int n); //给结构数组设置初值 void Hannuota(st ta[], long max); //移动汉诺塔的主要函数 int main(void) { int n; cin >> n; //输入圆盘的个数 st ta[3]; //三根柱子的信息用结构数组存储 Creat(ta, n); //给结构数组设置初值 long max = Pow(2, n) - 1;//动的次数应等于2^n - 1 Hannuota(ta, max);//移动汉诺塔的主要函数 system("pause"); return 0; } void Creat(st ta[], int n) { ta[0].name = 'A'; ta[0].top = n-1; //把所有的圆盘按从大到小的顺序放在柱子A上 for (int i=0; i<n; i++) ta[0].s[i] = n - i; //柱子B,C上开始没有没有圆盘 ta[1].top = ta[2].top = 0; for (int i=0; i<n; i++) ta[1].s[i] = ta[2].s[i] = 0; //若n为偶数,按顺时针方向依次摆放 A B C if (n%2 == 0) { ta[1].name = 'B'; ta[2].name = 'C'; } else //若n为奇数,按顺时针方向依次摆放 A C B { ta[1].name = 'C'; ta[2].name = 'B'; } } long Pow(int x, int y) { long sum = 1; for (int i=0; i<y; i++) sum *= x; return sum; } void Hannuota(st ta[], long max) { int k = 0; //累计移动的次数 int i = 0; int ch; while (k < max) { //按顺时针方向把圆盘1从现在的柱子移动到下一根柱子 ch = ta[i%3].Pop(); ta[(i+1)%3].Push(ch); cout << ++k << ": " <<"Move disk " << ch << " from " << ta[i%3].name <<" to " << ta[(i+1)%3].name << endl; i++; //把另外两根柱子上可以移动的圆盘移动到新的柱子上 if (k < max) { //把非空柱子上的圆盘移动到空柱子上,当两根柱子都为空时,移动较小的圆盘 if (ta[(i+1)%3].Top() == 0 ||ta[(i-1)%3].Top() > 0 &&ta[(i+1)%3].Top() > ta[(i-1)%3].Top()) { ch = ta[(i-1)%3].Pop(); ta[(i+1)%3].Push(ch); cout << ++k << ": " << "Move disk "<< ch << " from " << ta[(i-1)%3].name<< " to " << ta[(i+1)%3].name << endl; } else { ch = ta[(i+1)%3].Pop(); ta[(i-1)%3].Push(ch); cout << ++k << ": " << "Move disk "<< ch << " from " << ta[(i+1)%3].name<< " to " << ta[(i-1)%3].name << endl; } } } } |
2023-10-27
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