用 C++ 写汉诺塔程序

文章目录

简介

用 C++ 写了一个汉诺塔程序,它的特点是可以看出移动之后的效果,即可以查看移动之后目标塔中圆盘的顺序,是否和来源塔的圆盘顺序一致。

运行程序的效果图如下。这里用了 5 个圆盘示例,可以自行添加任意数量的圆盘:


程序逻辑

汉诺塔游戏的要求:

  1. 把 n 个圆盘从 source 塔移到 dest 塔,可以借助 intermediate 作为过渡塔。
  2. 最大的圆盘在最下面,越往上则圆盘越小。移动过程中必须始终保持这个规律。

汉诺塔程序用到了递归程序,大致的 3 个逻辑步骤是:

  1. 把 source 上面的 n - 1 个盘子移到 intermediate 。
  2. 把 source 最底下的盘子移到 dest 。
  3. 把 intermediate 的 n - 1 个盘子移到 dest。

对汉诺塔的讲解,可参看清华大学郑莉教授的 C++ 课程: https://www.bilibili.com/video/BV1hv411g7Vu


源码

源码如下。其中用到 std::stack 数据结构,最符合汉诺塔的"后进先出"要求。

cpp 复制代码
// 该程序展示汉诺塔 hanoi tower 游戏。
#include <iostream>
#include <stack>
#include <string>

// 该函数用于把每个 tower 中的盘子展示出来。
void show_tower(std::stack<std::string> tower, std::string tower_name) {
  if (tower.empty()) {
    std::cout<< tower_name  << " is empty." << std::endl;
  } else {
    std::cout << "\nshowing: " << tower_name << std::endl;
    unsigned plates = tower.size();
    for (std::size_t i = 0; i < plates; ++i) {
      std::cout << "tower[" << i  << "]= " << tower.top() << std::endl;
      tower.pop();  // 删除顶部的盘子。
    }
  }
}

// 把 source 最上面的盘子移到 dest 。
void move_one_plate(std::stack<std::string>& source, std::stack<std::string>& dest) {
  dest.emplace(source.top());  // emplace 比 push 更高效。
  source.pop();  // 删除 source 最顶部盘子的记录。
}

// 汉诺塔程序把 n 个圆盘从 source 塔移到 dest 塔,可以借助 intermediate 作为过渡塔。
void hanoi(unsigned n, std::stack<std::string>& source, std::stack<std::string>& dest, 
  std::stack<std::string>& intermediate) {  
    // 1. 设置递归程序的停止条件 baseline 。
    if (n == 1) {  // 只有一个盘子时,直接从 source 移到 dest
      move_one_plate(source, dest);
    } else {  
      // 2. 把 source 上面的 n - 1 个盘子移到 intermediate 
      hanoi(n - 1, source, intermediate, dest);

      // 3. 把 source 最底下的盘子移到 dest 
      move_one_plate(source, dest);

      // 4. 把 intermediate 的 n - 1 个盘子移到 dest。
      hanoi(n - 1, intermediate, dest, source);
    }
}

int main() {
  std::stack<std::string> tower_source;  // 压入 5 个盘子进行示例。
  tower_source.emplace("plate_500");  // emplace 比 push 更高效。
  tower_source.emplace("plate_400");
  tower_source.emplace("plate_300");
  tower_source.emplace("plate_200");
  tower_source.emplace("plate_100");
  std::stack<std::string> tower_intermediate;
  std::stack<std::string> tower_dest;

  show_tower(tower_source, "tower_source");  
  show_tower(tower_intermediate, "tower_intermediate");  
  show_tower(tower_dest, "tower_dest");  
  hanoi(tower_source.size(), tower_source, tower_dest, 
    tower_intermediate);

  std::cout << "\nafter hinoi function " << std::endl;
  show_tower(tower_source, "tower_source");  
  show_tower(tower_intermediate, "tower_intermediate");  
  show_tower(tower_dest, "tower_dest");  

  return 0;
}

------------------------------ 本文结束 ------------------------------

相关推荐
十七算法实验室12 分钟前
Matlab实现鼠群优化算法优化随机森林算法模型 (ROS-RF)(附源码)
开发语言·算法·决策树·随机森林·机器学习·支持向量机·matlab
烁34716 分钟前
每日一题(小白)字符串娱乐篇16
java·开发语言·算法·娱乐·暴力
butiehua020217 分钟前
Go语言常用算法实现
数据结构·算法·golang·排序算法
Tadecanlan20 分钟前
[C++面试] C++中各类括号的差异:[]、{}、<>、()
开发语言·c++·面试
luckycoding25 分钟前
1631. 最小体力消耗路径
数据结构·算法·leetcode
.YY001.29 分钟前
数据结构第一轮复习--第七章查找(包含课程代码)
数据结构·算法
_GR29 分钟前
2023年蓝桥杯第十四届C&C++大学B组真题及代码
c语言·c++·蓝桥杯
努力努力再努力wz33 分钟前
【c++深入系列】:类和对象详解(下)
java·运维·c语言·开发语言·c++
LuckyLay38 分钟前
LeetCode算法题(Go语言实现)_30
算法·leetcode·golang
对方正在长头发丿39 分钟前
P1162 填涂颜色(BFS)
数据结构·c++·算法·蓝桥杯·宽度优先