汉诺塔 (easy)

递归

递归

在解决⼀个规模为n的问题时,如果满⾜以下条件,我们可以使⽤递归来解决:

a. 问题可以被划分为规模更⼩的⼦问题,并且这些⼦问题具有与原问题相同的解决⽅法。

b. 当我们知道规模更⼩的⼦问题(规模为 n - 1)的解时,我们可以直接计算出规模为 n 的问题

的解。

c. 存在⼀种简单情况,或者说当问题的规模⾜够⼩时,我们可以直接求解问题。

⼀般的递归求解过程如下:

a. 验证是否满⾜简单情况。

b. 假设较⼩规模的问题已经解决,解决当前问题。

上述步骤可以通过数学归纳法来证明。

汉诺塔 (easy)

题⽬链接:⾯试题 08.06. 汉诺塔问题

题⽬描述:

在经典汉诺塔问题中,有 3 根柱⼦及 N 个不同⼤⼩的穿孔圆盘,盘⼦可以滑⼊任意⼀根柱⼦。⼀开始,所有盘⼦⾃上⽽下按升序依次套在第⼀根柱⼦上(即每⼀个盘⼦只能放在更⼤的盘⼦上⾯)。移动圆盘时受到以下限制:

(1) 每次只能移动⼀个盘⼦;

(2) 盘⼦只能从柱⼦顶端滑出移到下⼀根柱⼦;

(3) 盘⼦只能叠在⽐它⼤的盘⼦上。

请编写程序,⽤栈将所有盘⼦从第⼀根柱⼦移到最后⼀根柱⼦。

你需要原地修改栈。

⽰例1:

输⼊:A = [2, 1, 0], B = [], C = []

输出:C = [2, 1, 0]

⽰例2:

输⼊:A = [1, 0], B = [], C = []

比特就业课

输出:C = [1, 0]

提⽰:

A中盘⼦的数⽬不⼤于14个。

解法(递归):

算法思路:

这是⼀道递归⽅法的经典题⽬,我们可以先从最简单的情况考虑:

• 假设 n = 1,只有⼀个盘⼦,很简单,直接把它从 A 中拿出来,移到 C 上;

• 如果 n = 2 呢?这时候我们就要借助 B 了,因为⼩盘⼦必须时刻都在⼤盘⼦上⾯,共需要 3 步(为了⽅便叙述,记 A 中的盘⼦从上到下为 1 号,2 号):

a. 1 号盘⼦放到 B 上;

b. 2 号盘⼦放到 C 上;

c. 1 号盘⼦放到 C 上。

⾄此,C 中的盘⼦从上到下为 1 号, 2 号。

• 如果 n > 2 呢?这是我们需要⽤到 n = 2 时的策略,将 A 上⾯的两个盘⼦挪到 B 上,再将最⼤的盘⼦挪到 C 上,最后将 B 上的⼩盘⼦挪到 C 上就完成了所有步骤。例如 n = 3 时如下图:

因为 A 中最后处理的是最⼤的盘⼦,所以在移动过程中不存在⼤盘⼦在⼩盘⼦上⾯的情况。

则本题可以被解释为:

  1. 对于规模为 n 的问题,我们需要将 A 柱上的 n 个盘⼦移动到C柱上。
  2. 规模为 n 的问题可以被拆分为规模为 n-1 的⼦问题:
    a. 将 A 柱上的上⾯ n-1 个盘⼦移动到B柱上。
    b. 将 A 柱上的最⼤盘⼦移动到 C 柱上,然后将 B 柱上的 n-1 个盘⼦移动到C柱上。
  3. 当问题的规模变为 n=1 时,即只有⼀个盘⼦时,我们可以直接将其从 A 柱移动到 C 柱

• 需要注意的是,步骤 2.b 考虑的是总体问题中的 ⼦问题b 情况。在处理⼦问题的 ⼦问题b 时,我们应该将 A 柱中的最上⾯的盘⼦移动到 C 柱,然后再将 B 柱上的盘⼦移动到 C 柱。在处理总体问题的 ⼦问题b 时,A 柱中的最⼤盘⼦仍然是最上⾯的盘⼦,因此这种做法是通⽤的。

算法流程:

递归函数设计:void hanotaa(vector& A, vector& B, vector& C, int n)

  1. 返回值:⽆;
  2. 参数:三个柱⼦上的盘⼦,当前需要处理的盘⼦个数(当前问题规模)。
  3. 函数作⽤:将 A 中的上⾯ n 个盘⼦挪到 C 中。
    递归函数流程:
  4. 当前问题规模为 n=1 时,直接将 A 中的最上⾯盘⼦挪到 C 中并返回;
  5. 递归将 A 中最上⾯的 n-1 个盘⼦挪到 B 中;
  6. 将 A 中最上⾯的⼀个盘⼦挪到 C 中;
  7. 将 B 中上⾯ n-1 个盘⼦挪到 C 中。

算法代码:

java 复制代码
class Solution{
	 public void hanota(List<Integer> a, List<Integer> b, List<Integer> c) {
	 	dfs(a, b, c, a.size());
	 }
	 public void dfs(List<Integer> a, List<Integer> b, List<Integer> c, int n){
		 if(n == 1){
			 c.add(a.remove(a.size() - 1));
			 return;
		 }
		 dfs(a, c, b, n - 1);
		 c.add(a.remove(a.size() - 1));
		 dfs(b, a, c, n - 1);
	 }
}