C語言超詳細講解遞歸算法漢諾塔
題目描述
漢諾塔問題起源于一個傳說
漢諾塔又被稱為河內(nèi)塔,傳說,在世界中心貝拿勒斯(在印度北部)的圣廟里,一塊黃銅板上插著三根寶石針。
印度教的主神梵天在創(chuàng)造世界的時候,在其中一根針上從下到上地穿好了由大到小的64片金片,這就是所謂的漢諾塔。 不論白天黑夜,總有一個僧侶在按照下面的法則移動這些金片:一次只移動一片,不管在哪根針上,小片必須在大片上面。 僧侶們預言,當所有的金片都從梵天穿好的那根針上移到另外一根針上時,世界就將在一聲霹靂中消滅,而梵塔、廟宇和眾生也都將同歸于盡。
我們現(xiàn)在要研究的就是在不同情況下盤子的移動順序和移動的次數(shù)。
畫圖分析
由簡到繁,我們先從最簡單的情況來分析:
~~只有一個盤子的時候:
只有一個盤子我們直接把它從A柱移到C柱就行,此時移動次數(shù)是1,移動順序是 A->C
~~有兩個盤子的時候:
有兩個盤子的時候我們需要先將較小的盤子移動到B柱,然后將較大的盤子移動C柱,再將B柱上的盤子移動到C柱;此時移動次數(shù)是3,移動順序是 A->B A->C B->C
~~有三個盤子的時候:
有三個盤子的時侯,我們把最小的盤子命名為1,中間的為2,最大的為3,那么移動順序應該是:1號移到到C柱,2號移動到B柱,1號移動到B柱,3號移動到C柱,1號移動到A柱,2號移動到C柱,1號移動到C柱;一共移動7次,移動順序是A->C A->B C->B A->C B->A B->C A->C
A->C A->B C->B
A->C B->A
B->C A->C
思路總結
在上面的移動過程中,B柱始終起著中轉的作用,我們我們可以理解為:
- A柱:起始柱
- B柱:中轉柱
- C柱:目標柱
同時,我們發(fā)現(xiàn)一個盤子時需要移動一次,兩個盤子時需要移動3次,3個盤子時需要移動7次,所以總結規(guī)律:n個盤子需要移動的次數(shù)是 2n-1 次。
其次,我們可以把上面的移動過程簡化為三個步驟:
- 把n-1個盤子通過C柱移到B柱上。
- 把A柱上的最后一個盤子移動到C柱上。
- 把n-1個盤子通過A柱移動到C柱上。
比如,上面盤子個數(shù)為三的時候,我們可以分解為:第一步:1號移到到C柱,2號移動到B柱,1號移動到B柱;第二步:3號移動到C柱;第三步:1號移動到A柱,2號移動到C柱,1號移動到C柱。
所以,n個盤子的移動順序為:
1、把n-1個盤子通過C柱移到B柱上。
2. 把A柱上的最后一個盤子移動到C柱上。
3. 把n-1個盤子通過A柱移動到C柱上。
代碼實現(xiàn)
#include<stdio.h> //Move函數(shù),用來移動盤子,pos1表示起始柱,pos2表示目標柱 void Move(char pos1, char pos2) { printf("%c->%c ", pos1, pos2); //把pos1的盤子移動到pos2 } //Hanoi函數(shù),用來實現(xiàn)漢諾塔,其中n表示盤子的個數(shù),pos1表示起始柱,pos2表示中轉柱,pos3表示目標柱 void Hanoi(int n, char pos1, char pos2, char pos3) { if (1 == n) //當n==1時,直接把盤子從A柱移動到C柱 { Move(pos1, pos3); } else //當n不等于1時,分三步走 { //第一步:將n-1個盤子通過C柱移動到B柱,此時C柱時中轉柱,B柱是目標柱 Hanoi(n - 1, pos1, pos3, pos2); //第二步:把A柱最后一個盤子直接移動到C柱 Move(pos1, pos3); //第三步:將n-1個盤子通過A柱移動到C柱,此時B柱是起始柱,A柱是中轉柱,C柱是目標柱 Hanoi(n - 1, pos2, pos1, pos3); } } int main() { //定義一個變量來表示盤子的個數(shù) int n = 0; //定義三個字符變量來表示三根柱子 char pos1 = 'A'; char pos2 = 'B'; char pos3 = 'C'; //調用hanoi函數(shù) Hanoi(1, pos1, pos2, pos3); //n為1 printf("\n"); Hanoi(2, pos1, pos2, pos3); //n為2 printf("\n"); Hanoi(3, pos1, pos2, pos3); //n為3 printf("\n"); Hanoi(4, pos1, pos2, pos3); //n為4 printf("\n"); return 0; }
總結
知道了漢諾塔的邏輯后,我們重新回到這個問題,我們發(fā)現(xiàn),要把64片金片全部挪完需要挪動 264-1 次,假設這個僧侶一秒鐘移動一次,那么一共要挪 (264-1) / 3600 / 24 / 365 = 584,942,417,355(年),那時候地球已經(jīng)毀滅也不是沒有可能,哈哈。
到此這篇關于C語言超詳細講解遞歸算法漢諾塔的文章就介紹到這了,更多相關C語言漢諾塔內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家!