Strange Towers of Hanoi【DP】【递推】

本文探讨了经典的汉诺塔问题在增加至四根柱子时的算法解决方案。通过对比三柱情况,推导出了四柱汉诺塔中移动盘子的最优策略及其实现代码。

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题目大意:

将汉诺塔中的3跟柱子改为4根,求盘子数为1到12时将全部盘子从第一根移动到最后一根需要移动的次数。


思路:

考虑正常的汉诺塔规则,若有nn个圆盘,那么就要将前n1个圆盘移动到2号柱,再把最大的圆盘移动到3号柱,最后将前n1n−1个圆盘移动到3号柱。那么将n1n−1个圆盘移动又要涉及到n2n−2个圆盘,以此类推,所以,3个柱子得到的方程是

f[i]=f[i1]×2+1f[i]=f[i−1]×2+1

那么再考虑4个柱子。可以先移动jj个盘子到2号柱,那么还剩下3个柱子。再将剩下的nj个盘子移动到4号柱(这时候就可以看成是在3个柱子上面移动了,因为2号柱已经被占用了),那么再将一开始的jj个盘子移动到4号柱即可。
我们知道4个柱子1个圆盘的答案为1,那么后面我们就枚举j,求出最小值即可。
设三个柱子的最优解为f[3][i]f[3][i],四个柱子的最优解为f[4][i]f[4][i],则方程为:
f[4][i]=min(f[4][j]2+f[3][ij],f[4][i]);f[4][i]=min(f[4][j]∗2+f[3][i−j],f[4][i]);

代码:

#include <cstdio>
#include <iostream>
#define Inf 1e9
using namespace std;

int f[5][21];

int main()
{
    f[3][1]=f[4][1]=1;
    for (int i=2;i<=12;i++)
    {
        f[3][i]=f[3][i-1]*2+1;  //初始化三个柱子的情况
        f[4][i]=Inf;
    }
    printf("1\n");  //一个盘子
    for (int i=2;i<=12;i++)
    {
        for (int j=1;j<=i;j++)
         f[4][i]=min(f[4][j]*2+f[3][i-j],f[4][i]);
        printf("%d\n",f[4][i]);
    }
    return 0;
}
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