汉诺塔变形问题是一个经典的递归算法问题,源自传统的汉诺塔游戏,但在此问题中,情况有所变化。原版的汉诺塔游戏有三根柱子(针),A、B、C,开始时所有盘子都在A柱上,按照大小顺序自下而上排列,目标是将所有盘子借助B柱移动到C柱,且任何时候大盘子都不能位于小盘子之上。
题目描述:
给定多组测试数据,每组包含两行。第一行是整数n(1≤n≤32),表示有n个不同大小的圆盘。接下来的一行由n个数字1、2或3组成,表示第i个盘子在第iDisk[i]根柱子上。当输入的n为0时,表示测试结束。任务是计算并输出将所有盘子从当前配置移动到第三根柱子C上所需的最少步数。
解题思路:
为了解决这个问题,我们可以采用递归的方式来实现。首先定义一个函数hanoi(iCount, iAim),它接受两个参数,iCount表示剩余需要移动的盘子数量,iAim表示目标柱子。函数的目标是将iCount个盘子从当前位置移动到目标柱子iAim上。
1. 如果iCount为0,表示没有盘子需要移动,直接返回0。
2. 如果iCount个盘子已经在目标柱子上,也直接返回0,因为不需要任何操作。
3. 对于其他情况,我们需要先将iCount-1个盘子从当前柱子移动到辅助柱子(非当前柱子和目标柱子的第三根柱子),然后将第iCount个盘子直接移动到目标柱子,最后再将辅助柱子上的iCount-1个盘子移动到目标柱子。这里的步数计算是通过递归调用hanoi函数来完成的。
为了加速计算,我们预先计算出将i个盘子从一根针移动到另一根针所需的最小步数,存储在数组sHanoi中。对于sHanoi[i],可以利用之前计算的结果,即sHanoi[i-1],因为每次增加一个盘子,需要的步数都会翻倍再加上1。例如,将3个盘子移动到目标针的步数sHanoi[3]是将2个盘子移动到目标针的步数sHanoi[2]的两倍加1,即2sHanoi[2]+1。
在主函数中,我们循环处理每组测试数据,读取n和iDisk[]数组,然后调用hanoi函数求解最少步数,并输出结果。
代码中的变量解释:
- sHanoi[]:用于存储i个盘子移动的最小步数。
- iDisk[]:表示每个盘子当前所在的柱子编号。
- hanoi():主要的递归函数,用于解决汉诺塔变形问题。
- main():程序入口,处理输入并调用hanoi函数计算最少步数。
总结:
汉诺塔变形问题的解决方案是通过递归方法,结合预先计算的步数数组sHanoi,有效地找出将所有盘子从初始位置移动到目标位置所需的最少步骤。这种方法利用了汉诺塔问题的递归性质,使得复杂问题可以通过简单的基础操作逐步解决。