Python学习 - 汉诺塔的实现思想 (递归函数)

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这两天在学习Python的基本知识,学到函数的递归调用时,用汉诺塔来举例子是一个很好的方式,这里把实现思想和代码简单说明一下。

汉诺塔 (hanoi)的由来

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。

汉诺塔的原理展示

  • A,B,C三个柱子,盘子在A柱子上按金字塔形状从小到大排列
  • 每次只能移动一个盘子
  • 任何一次移动,必须大盘子在下面,小盘子在上面
  • 最后盘子按顺序从放到C上
    汉诺塔移动示意图

###汉诺塔的移动步骤
####前提条件: 有ABC三个柱子,起初所有的盘子在A柱上(最左边),通过不断的移动,把盘子移到最右边的C柱子上。

实现步骤:

1. 只有一个盘子1
    - 把1从A直接挪到C  (A --> C)
2. 俩个盘子1,2
    - 把1从A挪到B    (A --> B)
    - 把2挪到C       (A --> C)
    - 把1从B挪到C    (B --> C)
3. 三个盘子1,2,3
    - 把上面两个借助C先移到B   (2, A-->C-->B):  这里可以不看最底下个盘子,先看上面的两个盘子,借助C先移到B,这里跟两个盘子的移动是一样的。
	- 把1 移到C  (A --> C)
        - 把2 移到B (A --> B)
	- 把1 移到B (C --> B)
    - 把最底下的盘子3移到C               
	- A --> C 
    - 把 1,2 从B借助A移到C  (1,2 在B柱)(2, B-->A-->C)
        - 把 1 移到A
        - 把 2 移到C
        - 把 1 移到C
4. N个盘子 
     - 把上面N-1个先移到B柱 (N-1,A-->C-->B)
     - 把底下第N个移到C柱    (1,A-->C)
     - 把N-1个盘借助A移到C   (N-1, B-->A-->C)

Python代码的汉诺塔实现方式

# 汉诺塔的实现方式
# n: 代表多少个盘子
# A, B, C 代表 起始盘子A,辅助盘子B,目的盘子C

#表示移动位置,从a到b
def move(a,b):
    print(a,"-->",b)
    
# 汉诺塔实现
def hanoi(n, A, B, C):
    if n == 1:
        move(A,C)
        return None
    if n == 2:
        move(A,B)
        move(A,C)
        move(B,C)
        return None
    if n >= 3:
        hanoi(n-1,A, C, B)    #上面的N-1个盘子从A上,借助C,移到B
        move(A,C)             # 把左边最底下的盘子从A移到C
        hanoi(n-1, B, A, C)   # 在B上个N-1个盘子,借助B移到C
        
# 测试
print("1个盘子")
hanoi(1,"A", "B", "C")
print("2个盘子")
hanoi(2,"A", "B", "C")
print("3个盘子")
hanoi(3,"A", "B", "C")        
print("5个盘子 ")
hanoi(5,"A", "B", "C")

思考:其实这里去掉N=2的实现,结果也是一样的,在这里多写一步N=2, 是为了代码的方便阅读。

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