漢諾塔的回顧和深刻 漢諾塔VII

重溫漢諾塔:

n個盤子的漢諾塔問題的最少移動次數是2^n-1,即在移動過程中會產生2^n個系列。由于發生錯移產生的系列就增加了,這種錯誤是放錯了柱子,并不會把大盤放到小盤上,即各柱子從下往上的大小仍保持如下關系 :

n=m+p+q

a1>a2>...>am

b1>b2>...>bp

c1>c2>...>cq

ai是A柱上的盤的盤號系列,bi是B柱上的盤的盤號系列, ci是C柱上的盤的盤號系列,最初目標是將A柱上的n個盤子移到C盤. 給出1個系列,判斷它是否是在正確的移動中產生的系列.

例1:n=3

3

2

1

是正確的

例2:n=3

3

1

2

是不正確的。

注:對于例2如果目標是將A柱上的n個盤子移到B盤. 則是正確的.

Input

包含多組數據,首先輸入T,表示有T組數據.每組數據4行,第1行N是盤子的數目N<=64.

后3行如下

m a1 a2 ...am

p b1 b2 ...bp

q c1 c2 ...cq

N=m+p+q,0<=m<=N,0<=p<=N,0<=q<=N,

Output

????????????對于每組數據,判斷它是否是在正確的移動中產生的系列.正確輸出true,否則false

Sample Input

6
3
1 3
1 2
1 1
3
1 3
1 1
1 2
6
3 6 5 4
1 1
2 3 2
6
3 6 5 4
2 3 2
1 1
3
1 3
1 2
1 1
20
2 20 17
2 19 18
16 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

Sample Output

true
false
false
false
true
true

這道題讓我很好地重溫了漢諾塔的計算法則以及遞歸算法的技巧。

首先需要了解得是漢諾塔的運算思想。個人認為遞歸的一個最大的特色,或者說優點就是可以不知道算法實現的具體流程和步驟,只要清楚它的思想就可以得到簡練正確的代碼實現。

言歸正傳,漢諾塔的實現只需要遵循三步不變的循環步驟,在沒有達到預想情況時便一直不停遞歸。

目的是將a上所有的盤子全部借助b移到c上,并且每次只移動一個,小的只能發在大的上面,設一共有n個盤子。這三個步驟為

1、將最大盤子第n個盤子上的n-1個盤子移到b上。

2、這時,a上只有一個盤子n,則一次就可以把第n個盤子移到c上。

3、將b上的第n-1個盤子移到c上。

由于1,3,步驟中需要移動n-1個盤子,且移動過程遵循以上的法則,那么步驟1:將n-1個盤子借助c從a移動到b上,則又是一個如上的遞歸,直到成了將一個盤子從n移動到m上借助k,則需要結束循環即可。因此代碼表示為:

?以前學過的漢諾塔移動方式的算法是:

void hanno(int n,char a,char b,char c)
{
    if(n)
    {
        hanno(n-1,a,c,b);
       ?printf("%c->%c\n",a,c);
        hanno(n-1,b,a,c);
    }
}

而這道題目實則也是這三個步驟的考察。

首先,如果沒有出現差錯,則需要滿足以上的移動規則。或者說是現在的三個桿子狀態可以滿足按照如上的步驟進行移動。

即滿足的狀態滿足下列條件:

1、為了實現將第n個盤子從a(起始位置)移動到c(目標位置),所以應該滿足第n個盤子一定不在b(中轉位置)上,如果是在中轉位置上,則說明還需要將第n個盤子從b移動到c,和上述的轉移狀態不相符,這樣做便是增加了錯誤移動,次數將增加,所以首先判斷最大的是否在b上,如果在,則說明一定不是最優,直接輸出false結束。


(如果滿足第一個條件,就可以判定了嗎?當然不是,除此之外,還需要判定剩余的n-1個盤子仍舊滿足條件。由于移動到第n-1個盤子時,起始位置和目標位置都會發生變化,所以也應該將a,b,c進行適當交換使滿足b為中轉位置。具體步驟為2,3。)


2、如果第n個盤子在a上,下面進行的便是將n-1個盤子從a到b上,需判斷第n-1個盤子是不是在c上,可以將從,c,b交換,依舊判斷b上是不是有第n-1個盤子。如果有,需要將它移動到目標位置,增加錯誤移動。


3、如果在c上,則說明上述的三個步驟已經進行了兩個,需要進行的操作則是將第n-1個盤子從b移動到c,如果想要順利移動,第n-1個盤子應該不在a上,此時,將a和b互換,判斷目前最大是否在b上。


綜上所述,整個過程所做的操作一直都是判斷目前最大的盤子是否在b上,每判斷一次便把b調整為中轉位置。

由題意,每個盤子都所屬一個桿子,每個桿子最多可以放的盤子數量也可以預知,所以可以使用標記法,也可使用結構體的方法。

以下是引用的網上大神的代碼:

代碼如下:

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int s;
    int n;
    int i,j;
    int a,b,c;
    int t[3][64];
    int num[3];
    int cas;

    cin>>cas;
    while(cas--)
    {
        cin>>n;
        a=0;b=1;c=2;
        for(i=0;i<3;i++)
            for(j=0;j<n;j++)
                t[i][j]=0;

        for(i=0;i<3;i++)
        {
            cin>>num[i];
            for(j=0;j<num[i];j++)
            {
                cin>>s;
                t[i][s-1]=1;
            }
        }

        while(n--)
        {
            if(t[b][n])
            {
                cout<<"false"<<endl;
                break;
            }
            if(t[a][n])
            {
                i=b;
                b=c;
                c=i;
            }
            else if(t[c][n])
            {
                i=a;
                a=b;
                b=i;
            }
        }
        if(n==-1)
            cout<<"true"<<endl;
    }
}
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