有三根桿子A,B,C。A桿上有N個(N>1)穿孔圓盤,盤的尺寸由下到上依次變小。要求按下列規則將所有圓盤移至B桿:
每次只能移動一個圓盤;
大盤不能疊在小盤上面。
解法的基本思想是遞歸。
假設有A、B、C三個塔,A塔有N塊盤,目標是把這些盤全部移到B塔。
那么先把A塔頂部的N-1塊盤移動到C塔,再把A塔剩下的大盤移到B,最后把C塔的N-1塊盤移到B。
每次移動多于一塊盤時,則再次使用上述算法來移動。
設f(n)為圓盤數為n的時候所需要整個過程所需要移動的次數,則
f(n) = 2f(n - 1) + 1, 又f(1) = 1,易得f(n) = 2 ^ n - 1。
【已知第n-1次時移動f(n-1)次,則計算第n次時“分兩部分再相加”,即 除最后1個盤之外的其他盤總數的移動次數 加上 最后1個盤之后盤總數對應的移動次數(其中重復了前一個的步驟,且比其加多1步)。
f(n-1) + (f(n-1)+1) = 2f(n-1)+1】
Lisp版
(define (hannoi n)
(define (MOVE n from to spare)
(cond ((= n 0) "Done")
(else (MOVE (- n 1) from spare to)
(display from) (display "->") (displayln to)
(MOVE (- n 1) spare to from))))
(MOVE n 'A 'B 'C))
// 移動三個盤子時
(hannoi 3)
// 輸出
A->B
A->C
B->C
A->B
C->A
C->B
A->B
"Done"
JavaScript版
// 移動n個盤子
// from為起始柱
// to為終點柱
let count = 0
function move(n, from, to, spare) {
if (n !== 0) {
// 從起始柱移到中轉柱
move(n - 1, from, spare, to)
console.log(from + '->' + to)
count += 1
// 從中轉柱移到終點柱
move(n - 1, spare, to ,from)
}
}
// 設定起始柱為A, 終點柱為B, 中轉柱為C
function hannoi(n) {
move(n, 'A', 'B', 'C')
console.log('移動次數: ' + count)
count = 0
}
// 移動兩個盤子時
hannoi(2)
// 輸出
A->C
A->B
C->B
移動次數: 3
// 移動三個盤子時
hannoi(3)
// 輸出
A->B
A->C
B->C
A->B
C->A
C->B
A->B
移動次數: 7
可繼續測試驗證。從測試結果可見:移動次數呈現一定規律,為2 ^ n - 1。
使用二進制與漢諾塔問題類比
講解見用二進制來解漢諾塔問題