四柱漢諾塔及優化

2021-10-24 18:56:50 字數 2106 閱讀 6205

四柱漢諾塔,在a柱上有n個盤子,最少經過多少次移動能把盤子全部移動到d上?

將盤子人為分成上下兩個部分,上面部分是n-k個盤子,下面部分是k個盤子。那麼想要把總計n個盤子從a柱挪到d柱就相當於:

通過cd柱把上面n-k個盤子挪到b柱

+通過c柱把下面k個盤子挪到d柱

+通過ac柱把b上面的n-k個盤子挪到d柱

我們假設四柱挪n-k盤子的步數需要f[n-k]

又,我們熟悉三柱漢諾塔挪動n個盤子需要步數2^n-1

因此,對於每乙個k,我們有:

long

long temp=

2*f[x-k]

+pow(2

,k)-

1

此時我們只需要對每乙個k進行列舉,得到使得f[n]取到最小值的k,並得到f[n]即可

可以通過如下**片段實現:

f[0]

=0; f[1]

=1; f[2]

=3;for

(int x=

3;x<=n;x++)}

f[x]

=maxn;

}

整體**如下:

#include

#include

#define max 1000000

intmain()

;int maxn;

scanf

("%d"

,&n)

; f[0]

=0; f[1]

=1; f[2]

=3;for

(int x=

3;x<=n;x++)}

f[x]

=maxn;

}printf

("%d"

,f[n]);

}

當我們輸入資料測試,我們可以發現在n值大於等於63時,會有如下結果:

其原因是long long型別最多可以存放64位元組的資料,當資料過大,資料發生溢位。

可是在n=62時,f[n]的數值根本就不大,因此此處還有很大的優化空間。我們通過迴圈輸入,找其中的規律,**如下:

#include

#include

#define max 1000000

intmain()

;int maxn;

f[0]

=0; f[1]

=1; f[2]

=3;for

(int x=

3;x<=

63;x++)}

f[x]

=maxn;

}while(~

scanf

("%d"

,&n)

)}

測試各組數,尋找規律:

n每增加1,f[n]的值增加2^i

其中i以j為週期逐次加一

每個週期結束後j也會加一

因此我們根據規律,可以寫出執行速度更快的優化後的**如下:

#include

#include

intmain()

;for

(int a=

1;a<=

100;a++)

output[a]

=output[a-1]

+pow(2

,i-1);

}while

(scanf

("%d"

,&k)

!=eof

)}

此種演算法適用於更大數字的漢諾dd塔問題,但是也有計算的極限,可以通過大數字的逐位計算解決,實現起來也非常簡單,這裡不做贅述

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