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C++ 汉诺塔问题知识点总结

转载 作者:qq735679552 更新时间:2022-09-29 22:32:09 25 4
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这篇CFSDN的博客文章C++ 汉诺塔问题知识点总结由作者收集整理,如果你对这篇文章有兴趣,记得点赞哟.

汉诺塔问题,是心理学实验研究常用的任务之一。当然我们是学计算机的,因此我们尝试用计算机去求解它.

例题 。

openjudge6261 汉诺塔问题 。

描述 。

有一种智力玩具,在一块铜板上有三根杆,最左边的杆上自上而下、由小到大顺序串着由n个圆盘构成的塔。目的是将最左边杆上的盘全部移到中间的杆上,条件是一次只能移动一个盘,且不允许大盘放在小盘的上面。这就是著名的汉诺塔问题.

假定圆盘从小到大编号为1,2,3,…… 。

输入 。

输入为一个整数后面跟三个单字符字符串.

整数为盘子的数目,后三个字符表示三个杆子的编号.

输出 。

输出每一步移动盘子的记录。一次移动一行.

每次移动的记录为例如 a->3->b 的形式,即把编号为3的盘子从a杆移至b杆.

样例输入 。

2 a b c 。

样例输出 。

a->1->c a->2->b c->1->b 。

汉诺塔问题 。

汉诺塔问题的解决算法是一种经典的分治算法,而分治算法最重要的三个步骤:

  1. 分解:如果说我们要将num个盘子从原柱子l通过过渡柱子mid移动到目标柱子r,那么我们可以先把上面的(num - 1)个盘子从原柱子l移动到过渡柱子mid,之后再把编号num的这个盘子移动到目标柱子r上,最后再把那(num - 1)个盘子从过渡柱子mid移动到目标柱子r,就成功了。
  2. 解决:用递归分别再去解决子问题并输出。(边界条件:当只有一个盘子既num == 1时,直接输出就好了)。
  3. 合并:递归回来的就是结果了,不用再合并。

简而言之,就是每次我们把第num个盘子单独看成一个整体,剩下(num - 1)个盘子看成一个整体,之后对这两个整体分别去进行移动,使其到达目标位置.

最后算一下时间复杂度,这里稍微有些难算.

假设i个盘子从一根柱子移动到另一根柱子需要step(i)步 。

对于一个单独的塔,程序会进行以下操作:

  1. 将上面的(n - 1)个盘子移动到过渡柱子,次数为step(n - 1)。
  2. 将第n个盘子移动到目标柱子,次数为1。
  3. 将过渡柱子上的(n - 1)个盘子移动到目标柱子,次数为step(n - 1)。

则可以得到递推式 。

step(n) = 2 * step(n - 1) + 1 。

之后不停地递推下去,就会得到 。

step(n) = 2^n * step(0) + 2^(n - 1) + 2^(n - 2) + ...... + 2^1 + 2^0 。

又因为0个盘子根本不用移,所以step(0) = 0 。

所以step(n) = 2^(n - 1) + 2^(n - 2) + ...... + 2^1 + 2^0 。

之后用等比数列的公式就可以推出:step(n) = 2^n^ - 1 。

我们发现移动次数为2^n^ - 1,实际上这也是汉诺塔问题最少的移动次数。所以最后得出解决汉诺塔问题的算法时间复杂度为O(2^n^).

代码 。

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# include <cstdio>
# include <iostream>
# include <cmath>
# include <cstring>
# include <algorithm>
 
using namespace std;
 
int n;
char a, b, c;
 
// hanoi(num, l, mid, r)表示需要将num个盘子从柱子l通过柱子mid移动到柱子r。
void hanoi( int num, char l, char mid, char r)
{
   if (num == 1) printf ( "%c->%d->%c\n" , l, num, r);
   else {
     hanoi(num - 1, l, r, mid);
     printf ( "%c->%d->%c\n" , l, num, r);
     hanoi(num - 1, mid, l, r);
   }
}
 
int main()
{
   scanf ( "%d" , &n);
   cin >> a >> b >> c;
   hanoi(n, a, c, b); // 这里因为题目中是让所有盘子从左面的柱子移动到中间的柱子,既从a到b。
   return 0;
}

就是小编整理的全部相关知识点,感谢大家的学习和对我的支持.

原文链接:https://www.cnblogs.com/000zwx000/p/12330642.html 。

最后此篇关于C++ 汉诺塔问题知识点总结的文章就讲到这里了,如果你想了解更多关于C++ 汉诺塔问题知识点总结的内容请搜索CFSDN的文章或继续浏览相关文章,希望大家以后支持我的博客! 。

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