每天一道C语言编程:Hanoi双塔问题

简介: 每天一道C语言编程:Hanoi双塔问题

题目描述

给定A,B,C三根足够长的细柱,在A柱上放有2n个中间有空的圆盘,共有n个不同的尺寸,每个尺寸都有两个相同的圆盘,注意这两个圆盘是不加区分的(下图为n=3的情形)。现要将 这些国盘移到C柱上,在移动过程中可放在B柱上暂存。要求:



(1)每次只能移动一个圆盘;


(2) A、B、C三根细柱上的圆盘都要保持上小下大的顺序;


任务:设An为2n个圆盘完成上述任务所需的最少移动次数,对于输入的n,输出An。


输入格式

输入为一个正整数n,表示在A柱上放有2n个圆盘。


输出格式

输出仅一行,包含一个正整数,为完成上述任务所需的最少移动次数An。


样例输入

1

样例输出

2

解题思路

依据本图可推出:移动的次数=(2^n)-1,n为圆盘数


本题是2n个圆盘,所以移动的次数2*((2^n)-1)=2^(n+1)-2


那么直接套公式得:


#include<stdio.h>
#include<math.h>
int main()
{
    int n;
    scanf("%d",&n);
    int sum;
    sum=pow(2,n+1)-2;
    printf("%d",sum);
    return 0;
}

对于本题而言,答案正确,但是当我们把n输出的大一些时,会出现溢出现象,先来看这篇文章,如何处理超大的数:用数组存放每一位数,用数组输出每一位数


http://t.csdn.cn/jgxS7


代码核心部分


n表示2的n次幂
for(int i=0;i<n;i++)
  a[i]=0; //先把数组每位数初始化为0,n越大,数组中的0就越多,例如n=5,表示2^5次幂(32),但是这里会储存5位数
a[0]=1; //让数的最后一位为1,这样接下来的遍历(*2)才有意义
for(int i=0;i<n;i++)
{
  for(int j=0;j<n;j++)
  a[j]*=2; //每次遍历,数组中的每一位数都要乘以2
  for(int j=0;j<n;j++)
  {
  if(a[j]>9)
  {
    a[j+1]++; //如果数组中的一位数超过了9,需要进位
    a[j]=a[j]%10; //进位后自身取余
  }
/*
这里可以用4验算一下,4=2^2,n=2,使用for嵌套---
i=0时,a[0]=2,a[1]=0
i=1时,a[0]=4,a[1]=0,如果要输出04,那么就必须逆序输出
*/
  }
}
用数组输出
for(int p=n-1;p>=0;p--) //由于在数组中存数时是从最后一位开始存的,所以要逆序输出
  {
    if(a[p]>0) //数组中可能有很多位都没用上,值为0,这些0不能输出,找出第一个不是0的位置再输出
    {
    for(int q=p;q>=0;q--)
      printf("%d",a[q]);
    break;
    }
  }

回到本题,代码易得


#include<stdio.h>
int main()
{   
    int n;
    scanf("%d",&n);
    int a[10000];
    for(int i=0;i<n;i++)
  a[i]=0; //先把数组每位数初始化为0
  a[0]=1;
    for(int i=0;i<n;i++)
  {
  for(int j=0;j<n;j++)
    a[j]<<=1;//比起a[j]*=2;移位运算符效率更高 
  for(int j=0;j<n;j++)
  {
    if(a[j]>9)
    {
    a[j+1]++; //如果数组中的一位数超过了9,需要进位
    a[j]=a[j]%10; //进位后自身取余
    }
  }
  }
  a[0]-=1;//这里计算的是(2^n)-1的值
  //if(n==0) printf("1"); //特判一下,如果n==0,2的0次方=1
  //printf("\n");这里不用考虑这个情况了
  //以上已经计算了(2^n)-1的值,现在要给他们每位数都×2,像11*2=以数组形式分别输出2和2
  //直接把第一个循环复制下来,i<n,改为i=1即可,这里强调只循环1次
  for(int i=0;i<1;i++)
  {
  for(int j=0;j<n;j++)
    a[j]<<=1;//比起a[j]*=2;移位运算符效率更高 
  for(int j=0;j<n;j++)
  {
    if(a[j]>9)
    {
    a[j+1]++; //如果数组中的一位数超过了9,需要进位
    a[j]=a[j]%10; //进位后自身取余
    }
  }
  }
    //以上2*((2^n)-1)已经计算完毕,接下来是输出
  for(int p=n-1;p>=0;p--) //由于在数组中存数时是从最后一位开始存的,所以要逆序输出
  {
  if(a[p]>0) 
  {
    for(int q=p;q>=0;q--)
       printf("%d",a[q]);
       break;
  }
  }
  return 0;
}


这样,就算2的150次幂也可以求解:


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