分治算法解决汉诺塔问题(Java)

分治算法思想介绍

当我们求解某些问题时,由于这些问题要处理的数据相当多,或求解过程相当复杂,使得直接求解法在时间上相当长,或者根本无法直接求出。对于这类问题,我们往往先把它分解成几个子问题,找到求出这几个子问题的解法后,再找到合适的方法,把它们组合成求整个问题的解法。如果这些子问题还较大,难以解决,可以再把它们分成几个更小的子问题,以此类推,直至可以直接求出解为止。这就是分治策略的基本思想。

解题步骤:

  • 分解,将要解决的问题划分成若干规模较小的同类问题;
  • 求解,当子问题划分得足够小时,用较简单的方法解决;
  • 合并,按原问题的要求,将子问题的解逐层合并构成原问题的解。

汉诺塔问题介绍

由来:法国数学家爱德华·卢卡斯曾编写过一个印度的古老传说:在世界中心贝拿勒斯(在印度北部)的圣庙里,一块黄铜板上插着三根宝石针。印度教的主神梵天在创造世界的时候,在其中一根针上从下到上地穿好了由大到小的64片金片,这就是所谓的汉诺塔。不论白天黑夜,总有一个僧侣在按照下面的法则移动这些金片:一次只移动一片,不管在哪根针上,小片必须在大片上面。僧侣们预言,当所有的金片都从梵天穿好的那根针上移到另外一根针上时,世界就将在一声霹雳中消灭,而梵塔、庙宇和众生也都将同归于尽。不管这个传说的可信度有多大,如果考虑一下把64片金片,由一根针上移到另一根针上,并且始终保持上小下大的顺序。这需要多少次移动呢?这里需要递归的方法。假设有n片,移动次数是f(n).显然f(1)=1,f(2)=3,f(3)=7,且f(k+1)=2*f(k)+1。此后不难证明f(n)=2^n-1。n=64时,假如每秒钟一次,共需多长时间呢?一个平年365天有31536000秒,闰年366天有31622400秒,平均每年31557600秒,计算一下:18446744073709551615秒;需要移动 18446744073709551615 次。这表明移完这些金片需要5845.42亿年以上,而地球存在至今不过45亿年,太阳系的预期寿命据说也就是数百亿年。真的过了5845.42亿年,不说太阳系和银河系,至少地球上的一切生命,连同梵塔、庙宇等,都早已经灰飞烟灭。

代码实现

package com.athome.divideandconquer;

/**
 * Description:
 * Author:江洋大盗
 * Date:2021/1/17 14:59
 */
public class HanoiTower {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        solveHanoiTower(4, 'A', 'B', 'C');
    }

    public static void solveHanoiTower(int num, char a, char b, char c) {
    
    
        if (num == 1) {
    
    
            System.out.println("第1个盘从 " + a + "->" + c);
        } else {
    
    
            //1.将除了最底下的盘之外的盘移动到b柱子上,可以借助c柱子
            solveHanoiTower(num - 1, a, c, b);
            //2.将最下面的盘移动到c柱子上
            System.out.println("第" + num + "个盘从 " + a + "->" + c);
            //3.将b柱子上的盘移动到c上
            solveHanoiTower(num - 1, b, a, c);
        }
    }
}

测试结果:
测试结果


结语

只要能收获甜蜜,荆棘丛中也有蜜蜂忙碌的身影,未来的你一定会感谢现在努力的自己。

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转载自blog.csdn.net/m0_52099927/article/details/112747161