PTA:7-10 汉诺塔问题(java)

文章介绍了经典的汉诺塔游戏,它是一个使用三根柱子和若干大小不一的盘子进行的递归问题。给定盘子数量n,代码展示了如何用Java来解决这个问题,通过递归函数Hanoi实现从A柱移动到C柱的所有步骤。

相传在古印度圣庙中,有一种被称为汉诺塔(Hanoi)的游戏。该游戏是在一块铜板装置上,有三根杆(编号A、B、C),在A杆自下而上、由大到小按顺序放置64个金盘(如图1)。游戏的目标:把A杆上的金盘全部移到C杆上,并仍保持原有顺序叠好。操作规则:每次只能移动一个盘子,并且在移动过程中三根杆上都始终保持大盘在下,小盘在上,操作过程中盘子可以置于A、B、C任一杆上。

输入格式:

输入在一行中给出1个正整数n。

输出格式:

输出搬动盘子过程。

输入样例:

在这里给出一组输入。例如:

3

输出样例:

在这里给出相应的输出。例如:

No.1 disk: a->c
No.2 disk: a->b
No.1 disk: c->b
No.3 disk: a->c
No.1 disk: b->a
No.2 disk: b->c
No.1 disk: a->c

 代码如下:

import java.util.Scanner;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        int n = sc.nextInt();
        Hanoi(n, 'a', 'b', 'c');
    }
    
    public static void Hanoi(int n, char a, char b, char c) {
        if(n == 1)
            System.out.printf("No.%d disk: %c->%c\n", n, a, c);
        else {
            Hanoi(n - 1, a, c, b);
            System.out.printf("No.%d disk: %c->%c\n", n, a, c);
            Hanoi(n - 1, b, a, c);
        }
    }
}

### 汉诺塔问题的非递归实现 汉诺塔问题是经典算法题目,通常用于讲解递归概念。不过,也可以采用非递归的方式求解此问题,主要依靠显式的栈结构来模拟函数调用栈的工作机制。 #### 使用栈数据结构模拟递归过程 为了实现非递归版本的汉诺塔解决方案,可以利用栈这种后进先出的数据结构存储每一次的状态变化。每当遇到需要处理新的子问题时,就将其压入栈;当某个子问题被完全解决之后,则弹出对应的记录[^3]。 下面给出一段基于Python编写的非递归版汉诺塔程序: ```python def hanoi_non_recursive(n, source='A', auxiliary='B', target='C'): moves = [] # 定义一个类表示每一步操作的信息 class MoveInfo: def __init__(self, n_disk, from_peg, to_peg, use_peg, direction): self.n_disk = n_disk self.from_peg = from_peg self.to_peg = to_peg self.use_peg = use_peg self.direction = direction stack = [MoveInfo(n, source, target, auxiliary, True)] while stack: current_move = stack.pop() if current_move.n_disk == 1 and current_move.direction: moves.append((current_move.from_peg, current_move.to_peg)) elif current_move.direction: stack.append(MoveInfo(current_move.n_disk - 1, current_move.use_peg, current_move.from_peg, current_move.to_peg, False)) stack.append(MoveInfo(1, current_move.from_peg, current_move.to_peg, None, True)) stack.append(MoveInfo(current_move.n_disk - 1, current_move.from_peg, current_move.to_peg, current_move.use_peg, True)) for move in moves: print(f"Move disk from {move[0]} to {move[1]}") hanoi_non_recursive(3) ``` 上述代码定义了一个`MoveInfo`内部类用来保存每次移动的相关参数,并通过列表形式构建了显式栈来进行迭代计算。对于每一个状态都进行了详细的分解直到最简单的情况——只有一个磁盘可以直接移动为止[^4]。
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