《C++ 递归、搜索与回溯》第1题:汉诺塔问题

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前言:

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目录

前言:

递归,搜索与回溯算法前置知识

1. 汉诺塔

算法原理(递归):

思路:

算法流程:

解法代码(C++):

博主手记(字体还请见谅哈):

结尾:


递归,搜索与回溯算法前置知识

1. 汉诺塔

题目链接:

面试题 08.06. 汉诺塔问题 - 力扣(LeetCode)

题目描述:

题目示例:

算法原理(递归):

思路:

这是一道递归方法的经典题目,我们可以先从最简单的情况考虑:

  • 假设 n=1 ,只有一个盘子,很简单,直接把它从A中拿出来,移到C上;
  • 如果 n=2呢?这时候我们就要借助 B 了,因为先盘子必须时刻都在大盘子上面,共需要3步(为了方便叙述,记A中的盘子从上到下为 1号,2号)
    • 1号盘子放到 B 上
    • 2号盘子放到 C上
    • 3号盘子放到 C 上
      至此,C中的盘子从上到下为 1号,2号。
  • 如果 n>2 呢?这时我们需要用到 n=2 时的策略,将A上面的两个盘子挪到 B 上,再将最大的盘子挪到 C 上 ,最后将 B 上的小盘子挪到 C 上就完成了所有步骤。假如 n=3 时如下图:

因为 A 中最后处理的是最大的盘子,所以在移动过程中不存在大盘子在小盘子上的情况。
则本题可以解释为:

  • 对于规模为 n 的问题,我们需要将 A 柱上的 n 个盘子移动到C柱上。
  • 规模为 n 的问题可以被拆分为规模为 n-1 的子问题:
    • a.将 A 柱上的上面 n-1 个盘子移动到B柱上。
    • b.将 A 柱上的最大盘子移动到 C 柱上,然后将 B 柱上的 n-1 个盘子移动到C柱上。
  • 当问题的规模变为 n=1 时,即只有⼀个盘子时,我们可以直接将其从 A 柱移动到 C 柱
  • 需要注意的是,步骤 2.b 考虑的是总体问题中的 子问题b 情况。在处理子问题的子问题b 时,我们应该将 A 柱中的最上面的盘子移动到 C 柱,然后再将 B 柱上的盘子移动到 C 柱。在处理总体问题的子问题b 时,A 柱中的最大盘子仍然是最上面的盘子,因此这种做法是通用的
算法流程:

递归函数设计:void hanotaa(vector& A, vector& B, vector& C, int n)

  • 返回值:无;
  • 参数:三个柱子上的盘子,当前需要处理的盘子个数(当前问题规模)。
  • 函数作用:将 A 中的上面 n 个盘子挪到 C 中

递归函数流程:

  • 当前问题规模为 n=1 时,直接将 A 中的最上面盘子挪到 C 中并返回
  • 递归将 A 中最上面的 n-1 个盘子挪到 B 中;
  • 将 A 中最上面的⼀个盘子挪到 C 中;
  • 将 B 中上面 n-1 个盘子挪到 C 中
解法代码(C++):
class Solution { public: void dfs(vector<int>& A, vector<int>& B, vector<int>& C,int n) { if(n==1) { C.push_back(A.back()); A.pop_back(); return; } dfs(A,C,B,n-1); C.push_back(A.back()); A.pop_back(); dfs(B,A,C,n-1); } void hanota(vector<int>& A, vector<int>& B, vector<int>& C) { int n=A.size(); dfs(A,B,C,n); } };
博主手记(字体还请见谅哈):

结尾:

汉诺塔问题的递归解法,通过分解问题规模,将n个盘子的移动转化为n-1个子问题。算法核心是将A柱的n-1个盘子暂存B柱,移动最大盘子到C柱,再将B柱盘子移到C柱。并强调递归终止条件(n=1时直接移动),展示了递归思想在经典算法问题中的应用

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