关于递归:递归实现汉诺塔问题

一.起源:

  汉诺塔(又称河内塔)问题是源于印度一个古老传说的益智玩具。有人造了三根柱子,在一根柱子上从下往上依照大小程序摞着64片黄金圆盘。让上司把圆盘从上面开始按大小程序从新摆放在另一根柱子上。并且规定,在小圆盘上不能放大圆盘,在三根柱子之间一次只能挪动一个圆盘。

二.形象为数学问题:

  如下图所示,从左到右有A、B、C三根柱子,其中A柱子下面有从小叠到大的n个圆盘,现要求将A柱子上的圆盘移到C柱子下来,期间只有一个准则:一次只能移到一个盘子且大盘子不能在小盘子下面,求挪动的步骤和挪动的次数

解:(1)n == 1

      第1次  1号盘  A—->C       sum = 1 次

       (2)  n == 2

             第1次  1号盘  A—->B

             第2次  2号盘  A—->C

             第3次  1号盘  B—->C        sum = 3 次

  (3)n == 3

        第1次  1号盘  A—->C

        第2次  2号盘  A—->B

        第3次  1号盘  C—->B

第4次  3号盘  A—->C

        第5次  1号盘  B—->A

        第6次  2号盘  B—->C

        第7次  1号盘  A—->C        sum = 7 次

不难发现法则:1个圆盘的次数 2的1次方减1

       2个圆盘的次数 2的2次方减1

                         3个圆盘的次数 2的3次方减1

                         。  。   。    。   。 

                         n个圆盘的次数 2的n次方减1

 故:挪动次数为:2^n – 1

三.调用办法的栈机制:(特点:先进后出)

       从主线程开始调用办法(函数)进行不停的压栈和出栈操作,函数的调用就是将函数压如栈中,函数的完结就是函数出栈的过程,这样就保障了办法调用的程序流,即当函数呈现多层嵌套时,须要从外到内一层层把函数压入栈中,最初栈顶的函数先执行完结(最内层的函数先执行完结)后出栈,再倒数第二层的函数执行完结出栈,到最初,第一个进栈的函数调用完结后从栈中弹出回到主线程,并且完结。

四.算法剖析(递归算法):

       咱们在利用计算机求汉诺塔问题时,必不可少的一步是对整个实现求解进行算法剖析。到目前为止,求解汉诺塔问题最简略的算法还是同过递归来求,至于是什么是递归,递归实现的机制是什么,咱们说的简略点就是本人是一个办法或者说是函数,然而在本人这个函数里有调用本人这个函数的语句,而这个调用怎么能力调用完结呢?,这里还必须有一个完结点,或者具体的说是在调用到某一次后函数能返回一个确定的值,接着倒数第二个就能返回一个确定的值,始终到第一次调用的这个函数能返回一个确定的值。

       实现这个算法能够简略分为三个步骤:

    (1)     把n-1个盘子由A 移到 B;

    (2)     把第n个盘子由 A移到 C;

    (3)     把n-1个盘子由B 移到 C;

从这里动手,在加上下面数学问题解法的剖析,咱们不难发现,移到的步数必然为奇数步:

    (1)两头的一步是把最大的一个盘子由A移到C下来;

    (2)两头一步之上能够看成把A上n-1个盘子通过借助辅助塔(C塔)移到了B上,

    (3)两头一步之下能够看成把B上n-1个盘子通过借助辅助塔(A塔)移到了C上;

五,java源代码:

package com.self;
import java.util.Scanner;
public class TowersOfHanoi {
    /**
 *标记挪动次数 */ static int m = 0;
    /**
 * 实现挪动的函数 * * @param disks 盘子编号
 * @param from 挪移地位
 * @param to 指标地位
 */ public static void move(int disks, char from, char to) {
        System.out.println("第" + (++m) + " 次挪动 : " + " 把 " + disks + " 号圆盘从 " + from + " ->移到->  " + to);
    }
    /**
 * 递归实现汉诺塔的函数 * * @param n
 * @param A
 * @param B
 * @param C
 */
 public static void hanoi(int n, char A, char B, char C) {
        //圆盘只有一个时,只需将其从A塔移到C塔
 if (n == 1) {
            //将编b号为1的圆盘从A移到C
 TowersOfHanoi.move(1, A, C);
        }
        //否则
 else {
            //递归,把A塔上编号1~n-1的圆盘移到B上,以C为辅助塔
 hanoi(n - 1, A, C, B);
            //把A塔上编号为n的圆盘移到C上
 TowersOfHanoi.move(n, A, C);
            //递归,把B塔上编号1~n-1的圆盘移到C上,以A为辅助塔
 hanoi(n - 1, B, A, C);
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        Scanner input = new Scanner(System.in);
        char A = 'A';
        char B = 'B';
        char C = 'C';
        System.out.println("******************************************************************************************");
        System.out.println("这是汉诺塔问题(把A塔上编号从小号到大号的圆盘从A塔通过B辅助塔挪动到C塔下来");
        System.out.println("******************************************************************************************");
        System.out.print("请输出圆盘的个数:");
        int disks = input.nextInt();
        TowersOfHanoi.hanoi(disks, A, B, C);
        System.out.println(">>挪动了" + m + "次,把A上的圆盘都挪动到了C上");
        input.close();
    }
}

; “复制代码”)

六.图解程序运行流程:

  (1)函数hanoi(int n,char A,char B,char C)的性能是把编号为n的圆盘借助B从A挪动到 C上。

  (2)函数move(int n ,char N ,char M)的性能是把1编号为n的圆盘从N 移到M上

七.程序运行截图:

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