Hanoi

本文详细解析了汉诺塔问题及其递归算法实现。通过分治策略将大问题逐步分解为小问题,并提供了直观的移动规则说明及递归函数的C++代码示例。

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 虽然之前就写过,但是都没有现在觉得的明白,拖延癌也是醉了。

 Hanoi问题。

设a, b, c是三个塔座,开始时,a上有n个圆盘,自上而下,由大到小,圆盘编号从1-n,现在要将这些圆盘从a移动到b顺序不变。

移动规则:1.每次只能移动一个。2.任何情况大的不能在小的下面。3.满足1,2情况下,可以在abc上任意移动。

(书上有一个简单的解法,但是并没有算法的实现,去查这个的时候看见这个论坛帖子还不错,贴过来~点我点我点我!!!

下面描述这个简单的算法:假设塔座a,b,c排成一个三角形,a->b->c->a构成一个顺时针循环。在移动圆盘的时候,若是奇数次移动,就把最小的圆盘顺时针移动到下一个塔座;若是偶数次移动,就保持最小的圆盘不动,在其他两个塔中把较小的移到另一个上面。

我还用纸和笔推了一下,亲测成功。)

 说递归算法之前还要说一句分治,什么是分治法?分治法的基本思想就是把一个规模为n的问题分解为k个规模较小的子  问题,这些子问题互相独立且与原问题相同。递归的解子问题,然后将各个子问题的解进行合并就可以得到原问题的  解。

 Hanoi问题的解法就是典型的分治咯。

n个盘子从a->c,中间盘子是b;也就相当于把n-1个盘子从a->b,然后把第n个从a->c,再把剩下的n-1个盘子从b->c就可以实现了。

即hanoi(n, a, c, b) = hanoi(n-1, a, b, c)+move(n, a->c)+hanoi(n-1, b, c, a)

同理n-1个盘子要从a->b,就要把n-2个盘子从a->c,再把第n-1个盘子从a->b,最后再把剩下的n-2个盘子从c->b

 hanoi(n-1, a, b, c) = hanoi(n-2, a, c, b)+move(n-1, a->b)+hanoi(n-2, c, b, a)

。。。。。。就酱紫下去。

n个盘子从a->c的问题变成了n-1个盘子从a->b   

n-1个盘子从a->b的问题就变成了n-2个盘子从a->c

n-2个盘子从a->c的问题就又可以变成n-3个盘子从a->b

最后1个盘子直接移动即可

大问题变成小问题,然后解决。

不知道你懂没懂,反正我懂了。。大笑

落下一句话,移动次数是num = 2^n-1

代码:

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cstring>
using namespace std;
int cnt;
void hanoi(int n, char a, char b, char c){
    if(n == 1){
        printf("%c->%c\n", a, b);
    }
    else{
        hanoi(n-1, a, c, b);
        printf("%c->%c\n", a, b);
        hanoi(n-1, c, b, a);
    }
}

int main()
{
    int n;
    scanf("%d", &n);
    hanoi(n, 'a', 'b', 'c');
    return 0;
}
运行结果:



### 蓝桥杯 Hanoi递归实现解题思路 #### 1. 汉诺问题概述 汉诺问题是经典的递归问题之一,其核心在于通过分解子问题来逐步完成目标。具体来说,对于 \( N \) 层的汉诺问题,可以将其分为三个主要部分:将前 \( N-1 \) 层从 A 杆移动到 B 杆作为辅助杆,再将第 \( N \) 层直接从 A 移动到 C 杆,最后将之前放在 B 杆上的 \( N-1 \) 层移动到 C 杆[^4]。 #### 2. 递归的核心逻辑 递归的关键在于找到终止条件以及如何划分子问题。在汉诺问题中: - **终止条件**:当仅有一个盘子 (\( N=1 \)) 时,可以直接将其从源柱 (A) 移动到目标柱 (C)[^3]。 - **递归调用**:假设已经解决了 \( N-1 \) 的情况,则可以通过以下步骤解决 \( N \) 的情况: 1. 将 \( N-1 \) 个盘子从源柱 (A) 移动到辅助柱 (B),利用目标柱 (C) 作为中间过渡; 2. 将剩下的一个盘子从源柱 (A) 直接移动到目标柱 (C); 3. 再次将 \( N-1 \) 个盘子从辅助柱 (B) 移动到目标柱 (C),此时无需借助任何其他柱子。 #### 3. 实现代码示例 以下是基于 Python 编写的汉诺递归解决方案: ```python def hanoi(n, source='A', auxiliary='B', target='C'): if n == 1: print(f"Move disk {n} from {source} to {target}") return # Step 1: Move the top n-1 disks from source to auxiliary using target as a helper hanoi(n - 1, source, target, auxiliary) # Step 2: Move the nth disk directly from source to target print(f"Move disk {n} from {source} to {target}") # Step 3: Move the remaining n-1 disks from auxiliary to target using source as a helper hanoi(n - 1, auxiliary, source, target) # Example usage with 3 disks hanoi(3) ``` 这段代码展示了完整的递归过程,并打印每一步的操作细节。其中 `print` 函数用于记录具体的移动操作。 #### 4. 性能分析与注意事项 尽管递归方法具有直观性简洁性的优点,但在实际应用中需要注意性能开销。由于每次递归都会增加一层栈帧,因此随着 \( N \) 增大,内存消耗会显著上升。例如,在某些嵌入式系统或受限环境中可能不适用此方法。然而,在大多数情况下(如蓝桥杯竞赛中的标准环境),这种递归方式完全可行[^1]。 ---
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