汉诺塔问题(分治)

发布时间 2024-01-13 02:21:57作者: califorium

汉诺塔是一个非常经典且能很清晰地展示分治策略的问题。问题是这样的:有三个杆子(A、B、C),同时在杆子A上有n个从大到小的圆盘,目标是将这些圆盘从杆子A移动到杆子C,且在移动过程中必须遵守以下规则:

  1. 每次只能移动一个圆盘。
  2. 任何时候,大盘子必须在小盘子的下方。

我们可以用分治和递归的思想来解决这个问题:

  1. 分解(Divide):将问题分解为三个步骤:

    • (一)将A上的n-1个圆盘移动到B上。
    • (二)将A上剩下的一个圆盘(也就是最大的那一个)移动到C。
    • (三)将B上的n-1个圆盘移动到C上。
  2. 解决(Conquer):对这三个步骤递归地应用分治和递归策略。直到遇到只有一个盘子的情况,这是一个简单情况,可以直接将这个盘子移动到目标杆子上。(边界条件)

  3. 合并(Combine):这个问题中,"合并"步骤实际上隐藏在了"解决"步骤中,因为每一步递归解决子问题后,我们实际上是合并到了最初的问题解决策略中。

以Python代码为例,可以这样:

def hanoi(n, A, B, C):
    if n == 1:
        print(A, '->', C)
    else:
        hanoi(n-1, A, C, B)
        hanoi(1, A, B, C)
        hanoi(n-1, B, A, C)

在这个函数中,n表示正在移动的圆盘数量,A、B、C分别表示源杆、中介杆、目标杆。递归处理前n-1个圆盘的移动,每次递归后,修改一下调用中传入的参数即可。