汉诺塔递归算法分析和理解

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问题描述:

  • 古代有一个梵塔,塔内有三个座A、B、C,A座上有64个盘子,盘子大小不等,大的在下,小的在上。有一个和尚想把这64个盘子从A座移到C座,但每次只能允许移动一个盘子,并且在移动过程中,3个座上的盘子始终保持大盘在下, 小盘在上。在移动过程中可以利用B座。要求输入层数,运算后输出每步是如何移动的。

  • 汉诺塔是一个对称的递归,最底层那一片将次数划分成两半

    1盘:1次

    2盘:3次-> 1 1 1

    3盘:7次-> 3 1 3

    4盘:15次->7 1 7

    5盘:31次-> 15 1 15



    n盘:2^n-1次

  • 三条柱子(规定),否则不是汉诺塔(原题是64个盘片)

// 递归过程分析
						A(61)->B(61)|
						A(1)->C(1)	|	...
						B(61)->C(61)|
						/
			A(62)->C(62)|
			A(1)->B(1)  |
			C(62)->B(62)|
			/			\C(61)->A(61)|
A(63)->B(63)|			 C(1)->B(1)	 |	...
A(1)->C(1)  |			 A(61)-B(61) |
B(63)->C(63)|
			\			 B(61)->C(61)|
			 \			/B(1)->A(1)  |	...
			B(62)->A(62)|C(61)->A(61)|
			B(1)->C(1)	|
			A(62)->C(62)|
						\A(61)->B(61)|
						 A(1)->C(1)  |	...
						 B(61)->C(61)|
选取三个盘片分析,最终会递归到移动一个盘片:
					A(1)->C(1)|
					A(1)->B(1)|
					C(1)->B(1)|
					/			
第一步: A(2)->B(2)|			    
第二步: A(1)->C(1)|			
第三步: B(2)->C(2)|
					\			
					B(1)->A(1)|
					B(1)->C(1)|
					A(1)->C(1)|
总共七步:A->C,A->B,C-B,A->C,B->A,B->C,A->C



明确开始是from,结束时to,中间是inter

  • 理解重点:

    • 首先是递归知识点
    • 代码设计采用错开的方式交替,如上面的递归过程分析:盘片的移动总共有第三步,调用递归过程主要是

      第一步



      第三步

      :

      • 第一步:总是从A柱移动到B柱和C柱,B、C两柱的作为中间缓存(inter)交替进行,代码设计的时候要注意错位。
      • 第三步:总是从A、B两柱缓存(inter)将盘片移动到C柱,A、B两柱子随着递归调用交替进行,代码设计的时候要注意错位。
  • 结合下面的java代码和C代码理解更加透彻:
  • java 描述

public class HanoiTower {
   

    /**     
     * @description 在程序中,我们把最上面的盘子称为第一个盘子,把最下面的盘子称为第N个盘子
     * @author toohoo
     * @param level:盘子的个数
     * @param from 盘子的初始地址
     * @param inter 转移盘子时用于中转
     * @param to 盘子的目的地址
     */

     public static



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