【汉诺塔】C语言递归解法,深层次地带你理解汉诺塔公式

article/2025/3/11 0:32:35

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汉诺塔公式

汉诺塔问题在数学层面的公式:

C语言递归公式

两层汉诺塔

三层汉诺塔


递归问题可谓是学习C语言以来的第一个拦路虎,而汉诺塔问题更是递归中对新手很不友好的一道经典题,我们接下来从公式角度和更深层的图解角度来让你理解汉诺塔问题。

汉诺塔公式

汉诺塔问题在数学层面的公式:

不用说,你看到这个公式一定一脸懵逼,我现在来讲解这个公式的作用。

先来回想一下大象放冰箱要几步,三步吧,打开冰箱,放进去,关上门就行了,我们先不要去思考一些细碎的步骤,将一个复杂的问题先简单化,再慢慢去分析。

那汉诺塔问题也是同样的简单三步:(假设有n个盘子)

一、把最大的盘子留在A柱,然后将其他的盘子全放在B柱。

二、把最大的盘子放到C柱。

三、然后将B柱上的所有盘子放到C柱。

这就是汉诺塔的流程,汉诺塔的精髓就是上面三句话。

n层汉诺塔有(2^n-1)次移动,来将盘子全部从A盘到C盘.

C语言递归公式

相应我们可以写出对应的C语言递归公式:(n就是盘子的个数,xyz就是柱子的名字)

相信你肯定有很多疑问,我们现在先来举几个例子再解释问题吧。

 一个盘子就不说了,因为最大的盘子就是他,所以他直接就去C盘了。

两层汉诺塔

共三步:把最大盘上面的全部放到B,然后最大盘去C,再把剩余的盘全部放到C就行了。

这是两个盘,共移动三次就移动完了,那三个盘呢?

三层汉诺塔

 把全部过程堪称一个整体,最大盘上面的所有盘全部看成一个整体,我们也只用执行三个步骤,我们要利用把大事化小的观点,不要一上来就思考具体是怎么移动的,这样看不清问题的本质。

我们再来具体分析三步具体要怎么移动.

第一步中,我们要移动三次,分别是A->C、是A->B、C->B这就是一大次完整的移动,在这一步中,我们套用了上一次的汉诺塔公式进行使用,这就是汉诺塔的难点,接下来我给大家看个图,希望大家能理解,(n是层数,X,Y,Z则是函数参数)

 汉诺塔的内部其实就像一个金字塔一样,其实每一次调用自己,就是按照上面所说精髓的公式调用自己,让自己的参数发生了变化。我希望大家能够自己去照着画一下流程,

第二步:将A到C,这就是将上图的第二步那写上第四次移动:A->C。

第三步,将B柱上的全部盘子借助A放到C

第七步完成后就会发现没有要执行的语句了,汉诺塔函数就结束返回到main函数了,自此求解汉诺塔函数的步骤就完成了。

好的,这样,我们移动三层汉诺塔的过程的就完成了,三次汉诺塔完成就算是解决了这个问题,因为即使盘子再多也就是一样的公式套用而已,明白两层和三层汉诺塔的运行原理就可以了,再多层的塔也是相同的流程。不难发现,递归就是让数学公式在C语言中体现了出来,让问题变的十分”简单“。

剩下就是了程序的主函数部分了,这个问题的主函数就很简单,主函数只用传来盘子的数量和三个柱子的名字就行了;代码如下

#include <stdio.h>
void change (char x,char y)     //打印盘子移动轨迹的函数
{printf("%c->%c\n", x, y);
}
void f(n, x, y, z)              //汉诺塔函数
{if (n == 1){change(x, z);}else{f(n - 1, x, z, y);      //公式一:将A柱最大盘外的盘子借助C柱移到B柱change(x, z);       //公式二:将A上最大盘移动到C柱f(n - 1, y, x, z);      //公式三:将B柱上的盘借助A全部放到C柱}
}
int main()
{int m;scanf("%d", &m);f(m, 'A', 'B', 'C');
}

希望大家看了我们图解能够理解汉诺塔公式,如果有错误的地方希望能够指正,我立马修改。

画图不易,希望大家可以留个赞~~


http://chatgpt.dhexx.cn/article/xYRe5wP9.shtml

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