C語言用遞歸函數實現漢諾塔

漢諾塔(Hanoi)是什麼?

一個簡單的漢諾塔就如上圖所示,有三個放置點,放置物必須遵循上小下大的規則,依次將1中的放置物全部放置到3中。就比如該圖中有4個放置物,若將A上的放置物全部移至C上,具體的步驟是:A->B A->C B->C A->B C->A C->B A->B A->C B->C B->A C->A B->C A->B A->C B->C。

那麼,C語言如何實現漢諾塔呢?

第一步要先確定起始位置、中轉位置、目的位置,在一開始A是起始位置,B是中轉位置,C是目的位置,在後續移動物塊的時候會一直改變這三個位置的功能,以達到最終目標。

漢諾塔的基本思路是:

第一階段:將n-1個物塊(也就是除最底部的物塊外)經過一系列地堆放(這裡就可以使用到遞歸的方法來實現),最後放置到中轉位置上,然後把起始位置剩下的物塊放到目的位置上,如下圖:

 以上一系列地堆放是指:以A為起始位置,C為中轉位置,B為目的位置,也就相當於把C看作是一個中間存放點,來幫助這n-1個物塊放到B裡面去。

第二階段:然後會發現,變化後的漢諾塔的形式也和之前是差不多的,如果把B看作是起始位置,A是中轉位置,C是目的位置。就可以一直按照上面的那個方法一直遞歸下去,如下圖:

以此類推……最後就能實現把所有的物塊全部從A搬到C。

具體代碼見下(註意點在代碼下面):

//C語言實現漢諾塔
#include <stdio.h>
 
void move(char p1, char p2)
{
	printf("%c->%c  ", p1, p2);
}
 
//n:個數  pos1:起始位置  pos2:中轉位置  pos3:目的位置
void Hanoi(int n, char pos1, char pos2, char pos3)
{
	if (n == 1)
	{
		move(pos1, pos3);
	}
	else
	{
		Hanoi(n - 1, pos1, pos3, pos2);
		move(pos1, pos3);
		Hanoi(n - 1, pos2, pos1, pos3);
	}
}
 
int main()
{
	Hanoi(1, 'A', 'B', 'C');
	printf("\n");
	Hanoi(2, 'A', 'B', 'C');
	printf("\n");
	Hanoi(3, 'A', 'B', 'C');
	printf("\n");
	Hanoi(4, 'A', 'B', 'C');
	printf("\n");
	return 0;
}

註意點一:代碼中的n值不能太大,因為移動次數是隨n的增大呈指數倍增長。

註意點二:n為1的時候已近到達最小單位(也就是最底層),不需要使用遞歸;n為大於1的值時,需要遞歸到1才能進行。

註意點三:第一階段使用遞歸表示的是把上面n-1層全部移到B中;而第二階段使用遞歸表示的是把B中全部移到C中。

總結

這樣就可以簡單地完成漢諾塔,此代碼並不是最優方法,但是理解起來比較容易。遞歸在實際中運用的不是很多,但是也要看得懂代碼和寫出類似這種漢諾塔等遞歸函數的基礎代碼。

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