题目描述:
汉诺塔(又称河内塔)问题是印度的一个古老的传说。在一个庙里有三根金刚石棒,第一根上面套着 64 个圆的金片,最大的一个在底下,其余一个比一个小,依次叠上去,庙里的众僧不停地把它们一个个地从这根棒搬到另一根棒上,规定可利用中间的一根棒作为辅助,但每次只能搬一个,而且大的不能放在小的上面。经过运算移动圆片的次数为 18446744073709551615,看来众僧们耗尽毕生精力也不可能完成金片的移动。
后来,这个传说就演变为汉诺塔游戏,游戏规则如下:
1)有三根柱子 A、B、C,A 柱上有若干盘子;
2)每次移动一块盘子,小的只能叠在大的上面;
3)把所有碟子从 A 柱全部移到 C 柱上;
4)经过研究发现,汉诺塔的破解很简单,就是按照移动规则向一个方向移动金片;
5)例如 3 阶汉诺塔的移动:A→C,A→B,C→B,A→C,B→A,B→C,A→C。
此外,汉诺塔问题也是程序设计中的经典递归问题。
分析与解答:
如果柱子标为 ABC,那么要由 A 搬至 C,在只有一个盘子时,就将它直接搬至 C,当有两个盘子时,就将 B 当作辅助柱。如果盘数超过 2 个,那么将第三个以下的盘子遮起来,就很简单了,每次处理两个盘子,也就是:A->B、A->C、B->C 这三个步骤,而被遮住的部分,其实就是进入程序的递归处理。事实上,若有 n 个盘子,则移动完毕所需次数为 2n-1,所以当盘数为 64 时,则所需次数为:264-1=18446744073709551615,如果对这数字没什么概念,那么可以假设每秒钟搬一个盘子,也要约 5850 亿年。
实现代码如下:
程序的运行结果为
function hanoi($n, $x, $y, $z){
if($n === 1){
echo "移动片1从{$x}到{$z}
";
return;
}
hanoi($n-1, $x, $z, $y);
echo "移动片{$n}从{$x}到{$z}
";
hanoi($n-1, $y, $x, $z);
}
hanoi(3,'A','B','C');