如何理解漢諾塔

2022-03-22 18:41:00 字數 1386 閱讀 8695

漢諾塔永遠只有三步:

圖中是最常見的五層(五珠)漢諾塔,其實幾層都是一樣,這裡設為n,冰箱門永遠是漢諾塔上面的m=n-1層。那麼問題來了,怎樣把冰箱門開啟?即:怎樣把圖中的1至4號串珠從a柱移動到b柱?(三根柱子從左至右依次為a、b、c,五顆串珠從小到大依次為1到5)這又變成了一道m層漢諾塔的問題(m=n-1)。你可以繼續用把大象裝冰箱分幾步的思路去考慮m層漢諾塔的解法。推導下去最終就得到了乙個兩層漢諾塔該怎麼移動的問題,

關於漢諾塔的公式:

可以這樣理解:

其中代表把冰箱門開啟又合上,即完成兩次n-1層漢諾塔的過程,

+1 代表移動漢諾塔最下面一層,即把大象裝冰箱的過程。

冰箱門開啟或者合上需要的步數都是一樣的,

都是完成乙個m=n-1層漢諾塔的過程。

----------------- 為什麼 f(n) = 2 f(n-1) + 1,f(1) = 1 是最優的 -----------------

其實用數學歸納法就行了。最基本的情況,即n為1,就不用說了。

現在f(n-1)確實是把n-1個盤子集體挪動的最小步數,我們要證明f(n)是把n個盤子集體挪動的最小步數。

1)在把n個盤子從a移動到c的過程中,必然存在一步,是把最大的盤子從a拿出來。要想把最大的盤子從a移動到別的某個柱子上(b或c),就必須保證剩下的n-1個盤子不能礙事,得好好堆在剩下那個柱子(c或b)上。要保證n-1個盤子都在剩下那個柱子上,至少得付出f(n-1)次移動。

2)在把n個盤子從a移動到c的過程中,必然存在一步,是最大的盤子被放到了c上,而且此後再也沒動過。在這步實行之前,最大的盤子要麼在a要麼在b上,而相應地別的n-1個盤子要麼在b要麼在a上。在這步實施之後,我們只要花至少f(n-1)的步數把n-1個盤子從要麼b要麼a挪動到c上就行了。這些步數必然和1)中的步數不重疊,因為這時候最**子在c上,而1)中最**子在a上。

3)最大的盤子至少被挪動了一次。而且這一次肯定沒被算在1)或2)的「至少f(n-1)步」中,因為後者只挪動較小的那n-1個

盤子。把1),2),3)加起來,就是至少f(n-1) + f(n-1) + 1步。不能再少了。

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