汉诺塔递归问题的分析与Python实现

article/2025/9/9 7:57:36

背景

相传在古印度圣庙中,有一种被称为汉诺塔(Hanoi)的游戏。该游戏是在一块铜板装置上,有三根杆(编号A、B、C),在A杆自下而上、由大到小按顺序放置64个金盘(如图)。游戏的目标:把A杆上的金盘全部移到C杆上,并仍保持原有顺序叠好。操作规则:每次只能移动一个盘子,并且在移动过程中三根杆上都始终保持大盘在下,小盘在上,操作过程中盘子可以置于A、B、C任一杆上。
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分析

(1)当A杆上有一块铜板时,直接将其移动到C杆上即可;
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(2)当A杆上有两块铜板时,将较小的那块移动到B杆上,再将较大的那块移动到C杆上(即与(1)相同),最后再将B杆上的那块移动到C杆上即可;
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(3)当A杆上有三块铜板时,将A杆上方的两块铜板看成一个整体,要想实现目标,需要将这个整体一起移动到B杆上(即与(2)相同),再将A杆最下方的铜板移动到C杆上,最后再将B杆上的两块铜板移动到C杆上;
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以此类推,当A杆上有n块铜板时,将A杆上方的(n-1)块铜板看成一个整体,一起移动到B杆上,而这就是A杆上有(n-1)块铜板的目标。

假设hanoi(n, from_, with_, to_)是一个函数,表示n块铜板从from_杆上借助于with_杆移动到to_杆上,那么该函数需要实现:
- 将A杆上方(n-1)块铜板借助于C杆移动到B杆,即hanoi(n-1,A,C,B),调用hanoi()函数自身;
- 将A杆上最后一块铜板移动到C杆,直接移动即可;
- 将B杆上(n-1)块铜板借助于A移动到C杆,即hanoi(n-1,B,A,C),调用hanoi()函数自身。
这种为了解决问题,重复地将问题分解为同类的子问题的方法就叫递归。

代码实现

python标准库turtle自带汉诺塔例子(${PYTHON_HOME}/Lib/turtledemo/minimal_hanoi.py),主要递归代码如下:

def hanoi(n, from_, with_, to_):if n > 0:hanoi(n-1, from_, to_, with_)to_.push(from_.pop())hanoi(n-1, with_, from_, to_)

当有6层铜板时,效果如下:
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http://chatgpt.dhexx.cn/article/gG1dV1bb.shtml

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