Java編程用棧來求解漢諾塔問題的代碼實(shí)例(非遞歸)
【題目】
漢諾塔問題比較經(jīng)典,這里修改一下游戲規(guī)則:現(xiàn)在限制不能從最左側(cè)的塔直接移動(dòng)到最右側(cè),也不能從最右側(cè)直接移動(dòng)到最左側(cè),而是必須經(jīng)過中間。求當(dāng)塔有N層的時(shí)候,打印最優(yōu)移動(dòng)過程和最優(yōu)移動(dòng)總步數(shù)。
【解答】
上一篇用的是遞歸的方法解決這個(gè)問題,這里我們用棧來模擬漢諾塔的三個(gè)塔,也就是不用遞歸的方法
原理是這樣的:修改后的漢諾塔問題不能讓任何塔從左直接移動(dòng)到右,也不能從右直接移動(dòng)到左,而是要經(jīng)過中間,也就是說,實(shí)際上能做的動(dòng)作,只有四個(gè):左->中,中->左,中->右,右->中
用棧來模擬漢諾塔的移動(dòng),其實(shí)就是某一個(gè)棧彈出棧頂元素,壓入到另一個(gè)棧中,作為另一個(gè)棧的棧頂,理解了這個(gè)就好說了,對(duì)于這個(gè)問題,有兩個(gè)原則:
一:小壓大原則,也就是,要壓入的元素值不能大于要壓入的棧的棧頂?shù)脑刂担@也是漢諾塔的基本規(guī)則
二:相鄰不可逆原則,也就是,我上一步的操作如果是左->中,那么下一步的操作一定不是中->左,否則就相當(dāng)于是移過去又移回來
有了這兩個(gè)原則,就可以推導(dǎo)出兩個(gè)非常有用的結(jié)論:
1、游戲的第一個(gè)動(dòng)作一定是L->M
2、在走出最小步數(shù)過程中的任何時(shí)刻,四個(gè)動(dòng)作中只有一個(gè)動(dòng)作不違反小壓大和相鄰不可逆原則,另外三個(gè)動(dòng)作一定都會(huì)違反
【代碼實(shí)現(xiàn)】
import java.util.Stack; class Demo{ public enum Action{ No,LToM,MToL,MToR,RToM } //num是盤子的數(shù)量,left,mid,right分別代表左中右三個(gè)柱子 public static int hanoi(int num,String left,String mid,String right){ //lS,mS,rS代表左中右三個(gè)棧(模擬柱子) Stack<Integer> lS = new Stack<Integer>(); Stack<Integer> mS = new Stack<Integer>(); Stack<Integer> rS = new Stack<Integer>(); lS.push(Integer.MAX_VALUE); mS.push(Integer.MAX_VALUE); rS.push(Integer.MAX_VALUE); for(int i=num;i>0;i--){ lS.push(i); } Action[] record = { Action.No }; int step = 0; while(rS.size() != num+1){ step += fStackToStack(record,Action.MToL,Action.LToM,lS,mS,left,mid); step += fStackToStack(record,Action.LToM,Action.MToL,mS,lS,mid,left); step += fStackToStack(record,Action.MToR,Action.RToM,rS,mS,right,mid); step += fStackToStack(record,Action.RToM,Action.MToR,mS,rS,mid,right); } return step; } //preNoAct是與現(xiàn)在所要進(jìn)行的動(dòng)作相反的動(dòng)作,nowAct是現(xiàn)在所要進(jìn)行的動(dòng)作 public static int fStackToStack(Action[] record,Action preNoAct,Action nowAct,Stack<Integer> fStack,Stack<Integer> tStack,String from,String to){ if(record[0] != preNoAct && fStack.peek() < tStack.peek()){ tStack.push(fStack.pop()); System.out.println("Move " + tStack.peek() + " " + from + "->" + to); record[0] = nowAct; return 1; } return 0; } public static void main(String[] args){ int i = hanoi(3,"left","mid","right"); System.out.println("一共走了" + i + "步"); } }
總結(jié)
以上就是本文關(guān)于Java編程用棧來求解漢諾塔問題的代碼實(shí)例(非遞歸)的全部?jī)?nèi)容,希望對(duì)大家有所幫助。感興趣的朋友可以參閱:Java 蒙特卡洛算法求圓周率近似值實(shí)例詳解、Java遺傳算法之沖出迷宮、Java實(shí)現(xiàn)四則混合運(yùn)算代碼示例等,有什么問題可以隨時(shí)留言,歡迎大家交流討論。
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