图解栈分析Hanoi Tower(汉诺塔)程序

简介: 图解栈分析Hanoi Tower(汉诺塔)程序

汉诺塔程序伪算法:


将 n 个盘子从 A 塔移动到 C 塔

分解为以下步骤:

1、将 A 塔上 n-1 个盘子借助 C 塔先移动到 B 塔;

2、将 A 塔剩下的第 n 个盘子移动到 C 塔;

3、将 B 塔上的 n-1 个盘子借助 A 塔移动到 C 塔;


以下是代码实现:


#include "stdio.h"
void move(char from, char target)
{
    printf("%c -> %c\n", from, target);
}
void hanoi(int n, char from, char media, char target)
{
    if (1 == n)
        move(from, target); //只有一个盘子时,直接从初始塔移动到目标塔
    else
    {
        hanoi(n - 1, from, target, media);  //将前 n-1 个盘子从初始塔移动到介质塔
        move(from, target);  //将第 n 个盘子从初始塔移动到目标塔
        hanoi(n - 1, media, from, target);  //将前 n-1 个盘子从介质塔移动到目标塔
    }
}
int main(void)
{
    int n = 0;
    //定义三个柱子:初始柱、介质柱、目标柱
    char from = 'A', media = 'B', target = 'C';
    printf("请输入盘子数:");
    scanf_s("%d", &n);
    printf("移动%d个盘子的步骤为:\n", n);
    hanoi(n, from, media, target);
    return 0;
}


下面图解分析当汉诺塔的A塔上有2个、3个盘子的情况


递归实际上是一种不断压栈、出栈的操作


对于2个盘子的情况,其代码执行情况为:


//已定义 from = 'A', media = 'B', target = 'C',下面演示时用A、B、C代替from、media、target
/*将A塔上的盘子借助C塔先移动到B塔,即要不断利用B塔和C塔,在递归中表现为不断的交换B塔和C塔的参数位置;
将B塔上的盘子借助A塔移动到C塔,即要不断利用A塔和B塔,在递归中表现为不断的交换A塔和B塔的位置*/
hanoi(2, A, B, C)
    hanoi(1, A, B, C)
        move(A, B)
    hanoi(1, A, B, C)
    move(A, C)
    hanoi(1, A, B, C)
        move(B, C)
    hanoi(1, A, B, C)
hanoi(2, A, B, C)


压栈后的整个递归如图所示:


6de278e6d6694ce5bb08e7e842b7e74b.png


一步步出栈即得到:


A -> B

A -> C

B -> C

这就是有2个盘子的汉诺塔的解法。


同理,当汉诺塔有三个盘子时,压栈后的整个递归可以表示为:


8ec4f2997fb246878c34ecd6d122b7c6.png


一步步出栈即得到


A -> C

A -> B

C -> B

A -> C

B -> A

B -> C

A -> C


这就是有3个盘子的汉诺塔的解法,随着盘子数量的增多,栈操作会变得极为复杂,但其基本原理可以通过2个、3个盘子的汉诺塔的压出栈来理解。


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