【pta】汉诺塔的非递归实现

该博客介绍了一种使用堆栈和循环而非递归方法解决汉诺塔问题的方案。通过输入正整数N表示盘子数量,遵循特定规律进行移动,最终将所有盘子从起始柱移动到目标柱。此方法需考虑奇偶数情况以确定圆盘的正确位置。

借助堆栈以非递归(循环)方式求解汉诺塔的问题(n, a, b, c),即将N个盘子从起始柱(标记为“a”)通过借助柱(标记为“b”)移动到目标柱(标记为“c”),并保证每个移动符合汉诺塔问题的要求。

输入格式:

输入为一个正整数N,即起始柱上的盘数。

输出格式:

每个操作(移动)占一行,按柱1 -> 柱2的格式输出。

输入样例:

3

输出样例:

a -> c
a -> b
c -> b
a -> c
b -> a
b -> c
a -> c

其实一开始我也没想出来…后来是在网上看到大家说有位学者总结了一个规律:
1、将最小圆盘(1)移到下一个圆柱上。
2、比较另外两个圆柱(最小圆盘除外)最顶上的元素,如果有空柱的话将圆盘套到空柱上。如果没有空柱就讲小圆盘套到大圆盘上。(这是用我自己的话说的,我也不知道讲清楚没有 (:з」∠)
有一个注意事项就是,奇数和偶数按照这个规律最后所处的柱子会不一样,所以需要另外判断。

#include <stdio.h>
#define MAXSIZE 1000

typedef struct{
   
   
	int data[MAXSIZE];
	int top = -1;
}SqStack;

SqStack s[3];//对应三个圆柱
char name[3] = {
   
   'a','b','c'};

int push(SqStack *s, int n)//入栈操作
{
   
   
	if(s->top == MAXSIZE-1)
		return false;
	s->data[++s->top] = 
汉诺塔是一个经典的递归问题,但在某些场景下我们也可以通过栈的方式来实现它的非递归解法。以下是基于 PTA 平台的 Java 非递归实现思路: ### 思路分析 1. **模拟递归过程** 我们可以利用显式栈来代替系统调用栈,从而手动管理函数的状态转移。 2. **状态记录** 使用栈存储当前操作的信息(如盘子编号、起始柱、目标柱和辅助柱),并通过标记变量区分是“进入”还是“返回”的动作。 3. **移动规则** 根据汉诺塔的基本规则,在两个步骤之间完成必要的打印或实际移动,并更新栈内容直到所有任务结束。 --- #### 示例代码 (Java 实现) ```java import java.util.Stack; public class HanoiNonRecursive { public static void hanoi(int n) { Stack<MoveInfo> stack = new Stack<>(); // 初始化第一个任务:将n个盘从A移到C,借助B stack.push(new MoveInfo(n, "A", "C", "B", true)); while (!stack.isEmpty()) { MoveInfo current = stack.pop(); if (current.n == 1 && current.flag) { // 基本情况:直接移动 System.out.println("Move disk 1 from " + current.from + " to " + current.to); continue; } if (current.flag) { // 进入阶段:分解成更小的问题 stack.push(new MoveInfo(current.n, current.from, current.to, current.via, false)); // 返回标志置为false int subN = current.n - 1; // 减少一个问题规模 // 将subN个盘先移至via柱 stack.push(new MoveInfo(subN, current.from, current.via, current.to, true)); } else { // 返回阶段:处理中间一步并调整后续任务 System.out.println("Move disk " + current.n + " from " + current.from + " to " + current.to); int subN = current.n - 1; stack.push(new MoveInfo(subN, current.via, current.to, current.from, true)); // 移动剩余部分到to } } } private static class MoveInfo { int n; // 当前层数 String from;// 起点柱 String to; // 目标柱 String via; // 辅助柱 boolean flag; // 是否正在"进入" MoveInfo(int n, String from, String to, String via, boolean flag) { this.n = n; this.from = from; this.to = to; this.via = via; this.flag = flag; } } public static void main(String[] args) { int numberOfDisks = 4; // 设定盘数 hanoi(numberOfDisks); } } ``` --- #### 输出结果示例 假设输入 `numberOfDisks=3`,程序会生成以下输出序列: ``` Move disk 1 from A to C Move disk 2 from A to B Move disk 1 from C to B Move disk 3 from A to C Move disk 1 from B to A Move disk 2 from B to C Move disk 1 from A to C ``` --- #### 解释关键点 1. **栈的作用** 显式栈用于保存每次的操作信息以及是否需要继续深入或回退。 2. **方向控制** 利用布尔值 `flag` 区分递归中的“进入”和“退出”。 3. **复杂度** 时间复杂度仍是 O(2^n),空间复杂度由隐式的函数调用栈变为显式的数据结构开销。 ---
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