汉诺塔递归思维

汉诺塔比较经典的实现是利用递归,但也可以利用堆栈。

题意理解:有A,B,C三个柱子,将A柱子上的N个盘子(从大到小排列)移到C柱子上,每次只允许移动一个盘子,并且保证每个柱子上的盘子的排列都是从大到小。

1、递归实现

  假设只有一个盘子,那么只需实现 A->C 这个动作;

  如果有两个盘子,那么需要

  (1)A->B;

  (2)A->C;

  (3)B->C;

  如果有三个盘子,可以将前两个盘子看作一个盘子,对两个盘子重复以上三个步骤,于是得到N个盘子的递归算法,递归结束的条件是N=1;

  

汉诺塔递归思维
 1 void Hanoi(int n,char A,char B,char C)  //A借助B,将n个盘子移到C ,递归的妙用在于不用关心具体实现的细节
 2 {
 3     if (n==1)printf("%c -> %c",A,C); //只有一个盘子,直接将其移到C
 4     else
 5     {
 6         Hanoi(n-1,A,C,B);  //第一步,A借助C,将n-1个盘子移到B;
 7         printf("%c -> %c",A,C);   //第二步,将A上剩余的一个盘移到C;
 8         Hanoi(n-1,B,A,C)  //第三步,将B上的n-1个盘子移到C。
 9     }
10 }
汉诺塔递归思维

 汉诺塔递归思维

  可以用人脑来模拟一下该过程:

  当有三个盘子时,在主函数中调用Hanoi(3,A,B,C)时,进入函数中执行else后的一句,Hanoi(2,A,C,B),并且在栈中为后续语句分配空间但不执行。接着再调用自身,Hanoi(1,A,B,C),输出A->C;函数开始“归”,即执行调用Hanoi(1,A,B,C)函数之后未执行的语句,“第二步”,由于这是在函数Hanoi(2,A,C,B),故输出A->B;接着调用Hanoi(1,C,A,B),输出C->B;接着“归”,此时回到函数Hanoi(3,A,B,C),输出A->C;接着调用函数Hanoi(2,B,A,C),在调用Hanoi(1,B,C,A)输出B->A;接着输出B->C;最后,调用Hanoi(1,A,B,C)输出A->C.

 

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 以下是利用堆栈实现非递归:

汉诺塔递归思维汉诺塔递归思维
1 #include<stdio.h>
 2 #include<stdlib.h>
 3 #include<stdbool.h>
 4 typedef struct Problem{
 5     int n;
 6     char src,mid,dest;
 7     struct Problem *Next;
 8 }Stack;
 9 
10 Stack *CreateStack()
11 {
12     Stack *S;
13     S=(Stack*)malloc(sizeof(struct Problem));
14     S->Next=NULL;
15     return S;
16 }
17 
18 bool IsEmpty(Stack *S)
19 {
20     return (S->Next==NULL);
21 }
22 
23 void Push(Stack *S,int n,char A,char B,char C)
24 {
25     Stack *TmpCell;
26     TmpCell=(Stack *)malloc(sizeof(struct Problem));
27     TmpCell->n=n;
28     TmpCell->src=A;
29     TmpCell->mid=B;
30     TmpCell->dest=C;
31     TmpCell->Next=S->Next;
32     S->Next=TmpCell;
33 }
34 
35 Stack *Pop(Stack *S,Stack *curPrb)
36 {
37     Stack *FirstCell;
38     FirstCell=(Stack *)malloc(sizeof(struct Problem));
39     FirstCell=S->Next;
40     curPrb->n=FirstCell->n;curPrb->src=FirstCell->src;curPrb->mid=FirstCell->mid;curPrb->dest=FirstCell->dest;
41     S->Next=FirstCell->Next;
42     free(FirstCell);
43     return curPrb;
44 }
45 
46 int main()
47 {
48     int n;
49     scanf("%d",&n);
50     Stack *S;
51     S=CreateStack();
52     Push(S,n,'A','B','C');
53     while (!IsEmpty(S))
54     {
55         Stack *curPrb;
56         curPrb=(Stack *)malloc(sizeof(struct Problem));
57         curPrb=Pop(S,curPrb);
58         if (curPrb->n==1)printf("%c -> %c\n",curPrb->src,curPrb->dest);
59         else
60         {
61             Push(S,curPrb->n-1,curPrb->mid,curPrb->src,curPrb->dest);//堆栈的顺序和递归正好相反
62             Push(S,1,curPrb->src,curPrb->mid,curPrb->dest);
63             Push(S,curPrb->n-1,curPrb->src,curPrb->dest,curPrb->mid);
64         }
65         free(curPrb);
66     }
67     free(S);
68     return 0;
69 }
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