P4285 [SHOI2008]汉诺塔 题解 (乱搞)

题目链接

P4285 [SHOI2008]汉诺塔

解题思路

提供一种打表新思路

先来证明一个其他题解都没有证明的结论:\(ans[i]\)是可由\(ans[i-1]\)线性递推的。

\(ans[i]\)表示\(i\)个盘子全部移走的步数)

感谢keytoyzi神仙的神仙思路


首先,在最初两层移动的时候,遵循的移动顺序规则是题中所给的顺序

\(n\)个盘子都在\(A\)柱的时候,我们是怎么做的呢?

先把前\(n-1\)个盘子按照遵循初始顺序规则的方法移动到\(B\)\(C\)

再对第\(n\)个盘子进行操作;

再进行某些操作(后文会展开);

最后所有盘子移动到\(B\)或者\(C\)

这等价于:

每一层对应一个新规则,把前\(n-1\)层盘子看做一层,那就相当于按照这个新的规则移动一个两层的东西。

这个新规则是啥意思呢?光说理论太难以理解,上图:


解释一下:\(n-1\)代表前\(n-1\)个盘子,这些盘子根据初始规则可能移动到\(B\)或者\(C\),而把他们看做一个整体后,相当于上图的遵循初始规则的移动方式,而这种新的移动方式,就是一个新的规则。


再来两张状态转移的图:

(单箭头表示这一步操作优先级高于另一侧)

解释一下这张图。

刚开始对于\(n\)个盘子形成的新规则

\(AB>AC\)\(BC>BA\)\(CA>CB\)

根据这个规则进行第\(n+1\)层的操作:(以\(A \to C\)为例)

先把\(A\)上的前\(n\)个盘子扔到\(B\)上;(\(A(n)\)

再把\(A\)最底下的第\(n+1\)个盘子扔到\(C\)上;(\(1\)

再把扔到\(B\)上的前\(n\)个盘子扔到\(C\)上。(\(B(n)\)

故总步骤数为\(A(n)+1+B(n)\)

同理,那么这就给出了一组递推关系。

易得,如果\(n\)满足左图,则\(n+1\)满足右图;

如果\(n\)满足右图,则\(n+1\)满足左图。

也就是说,这两张图中的状态可以互相转换。

又,\(ABC\)是等价的,故这张图对应了一种可能的答案(答案\(1\))。

这张图更复杂一些,不过实质和刚刚的相同。

\(A\to B\)为例。

先把\(A\)上的前\(n\)个盘子扔到\(B\)上;(\(A(n)\)

再把\(A\)最底下的第\(n+1\)个盘子扔到\(C\)上;(\(1\)

再把\(A\)上的这n个盘子扔回\(A\)上;(\(B(n)\)

再把\(C\)上的第n+1个盘子扔到\(B\)上;(\(1\)

再把\(A\)上的那\(n\)个盘子扔回\(B\)上。(\(B(n)\)

故总步骤数为\(A(n)+1+B(n)+1+B(n)\)

同理易得,如果n满足左图,则n+1满足右图;

如果\(n\)满足右图,则\(n+1\)满足左图。

也就是说,这两张图中的状态还是可以互相转换。

而在这张图上,\(AB\)是等价的,\(C\)是另一种情况,故这张状态图对应了两种可能的答案:

\(AB\)对应的状态为初始\(A\)柱(答案\(2\)

\(C\)对应的状态为初始\(A\)柱(答案\(3\))。


好,那么现在对应这三种情况做一种简单的分析。

对于第一种答案:

\(ABC\)等价,故\(A(n)=B(n)=C(n)=ans_1[n]\)

由图中的递推公式,\(ans_1[n+1]=ans_1[n]*2+1\)

对于第二种答案:

\(AB\)等价,\(A(n)=B(n)=ans_2[n]\)

\(ans_2[n+1]=ans_2[n]*3+2\)

对于第三种答案:

\(AB\)等价,\(A(n)=B(n)=ans_2[n]\)

\(ans_3[n+1]=ans_2[n]+ans_3[n]+1\)

这是一个线性表达式。

证毕。


所以,我们只需要知道移动一个盘子、两个盘子、三个盘子的情况,即可知道递推公式进而求解。

手动模拟打表,容易得到以下结果:

\(ans[i]\)表示i个盘子全部移走的步数)

一个盘子:

\(ans[1]=1\)

两个盘子:

\((1)AB>AC\)

\(BC>BA\)\(ans[2]=3\)
\(BC<BA\)\(ans[2]=5\)

\((2)AB<AC\)

这里可以看做把\(BC\)柱子换了个位置

\(ans[2]=3\):原\(BC>BA\),把\(BC\)换了个位置后变成\(CB>CA\)
\(ans[2]=5\):原\(BC<BA\),同理变成\(CB<CA\)

三个盘子:

\((1)AB>AC\)

\(BC>BA\)
\((i)CB>CA\)\(ans[3]=9\)
\((ii)CB<CA\)\(ans[3]=7\)

\(BA>BC\)

\(ans[3]=17\)

\((2)AB<AC\)

同理,不再赘述


下附递推AC代码:

#include<stdio.h>
char a[4];
int seq[3][3];
long long ans[40];
int main(){
    int i,n;
    scanf("%d",&n);
    for(i=0;i<6;i++){
        scanf("%s",a);
        seq[a[0]-'A'][a[1]-'A']=6-i;
    }
    if(seq[0][1]>seq[0][2]){//AB>AC
        if(seq[1][2]<seq[1][0]){//BC<BA
            ans[2]=5;ans[3]=17;
        }else{
            if(seq[2][0]>seq[2][1]){//CA>CB
                ans[2]=3;ans[3]=7;
            }else{
                ans[2]=3;ans[3]=9;
            }
        }
    }else{//AB<AC 
        if(seq[2][1]<seq[2][0]){//CB<CA
            ans[2]=5;ans[3]=17;
        }else{
            if(seq[1][0]>seq[1][2]){//BA>BC
                ans[2]=3;ans[3]=7;
            }else{
                ans[2]=3;ans[3]=9;
            }
        }
    }
    ans[1]=1;
    int b=(ans[2]*ans[2]-ans[1]*ans[3])/(ans[2]-ans[1]);
    int k=(ans[2]-b)/cnt1;
    for(i=4;i<=n;i++)ans[i]=ans[i-1]*k+b;
    printf("%lld",ans[n]);
    return 0;
}

其实,这已经没有必要写成递推形式了。我们在讨论三种答案的时候,其实已经可以手算算出三种情况的O(1)表达式了。

来一发最短AC代码

#include<stdio.h>
#include<math.h>
typedef long long ll;
char a[4];
int s[9],p,n,i=6;
ll f(int x){
    if(x==1)return (ll)2*pow(3,n-1)-1;
    if(x)return (ll)pow(2,n)-1;
    return (ll)pow(3,n-1);
}
int main(){
    scanf("%d",&n);
    while(i--)scanf("%s",a),s[(a[0]-'A')*3+a[1]-'A']=i;
    if(s[1]>s[2]){
        if(s[5]<s[3])p=1;
        else if(s[6]>s[7])p=2;
    }else if(s[7]<s[6])p=1;
    else if(s[3]>s[5])p=2;
    printf("%lld",f(p));
    return 0;
}

猜你喜欢

转载自www.cnblogs.com/Potassium/p/10123538.html