Java编程用栈来求解汉诺塔问题的代码实例(非递归)的完整攻略包含以下几个部分:
1. 理解汉诺塔问题的基本原理
汉诺塔是一种经典的递归问题,规则如下:
- 有三个柱子,分别为A、B、C,有N个大小不同的盘子,开始时这些盘子都放在A柱上;
- 每次只能移动一个盘子,并且必须将较小的盘子放在较大的盘子上面;
- 目标是将A柱上的盘子全部移动到C柱上。
2. 非递归实现汉诺塔问题的思路
通常我们使用递归方法来解决汉诺塔问题,但是对于较大的数值,递归方式的代价会过高,因此我们需要使用非递归方法。
非递归方法的思路是使用一个栈来模拟递归的过程,我们将每个递归需要处理的子问题转换为一个状态,将这些状态压入栈中。然后,我们从栈中弹出状态,并且根据状态执行相应的操作。
3. 使用栈实现汉诺塔问题的非递归实现
我们使用三个栈A、B、C来模拟三个柱子,当我们需要将盘子从栈S1移动到栈S2时,我们需要执行以下步骤:
- 从栈S1弹出一个盘子,将其压入栈S2;
- 根据汉诺塔规则,确定下一步要将盘子移动到哪一个栈上;
- 如果栈顶元素是从A栈移动到B栈,则下一步应该将栈顶元素从B栈移动到C栈,并且重复步骤一和步骤二;
- 如果栈顶元素是从B栈移动到A栈,则下一步应该将栈顶元素从A栈移动到C栈,并且重复步骤一和步骤二。
整个非递归实现汉诺塔问题的过程流程如下:
1. 初始化将所有盘子压入栈A中;
2. 当栈A不为空时,执行以下步骤:
1. 弹出栈A的栈顶元素,然后根据汉诺塔规则将其移动到另一个栈中;
2. 将移动过后的两个栈以及盘子的数量压入栈中;
3. 如果当前栈顶元素已经移动过,则将其弹出栈,继续执行下一个操作。
3. 循环执行步骤2,直到栈为空,表示汉诺塔问题已经解决。
4. 代码实例
以下是使用Java编程用栈来求解汉诺塔问题的代码实例(非递归):
import java.util.Stack;
public class HanoiStack {
public static void main(String args[]) {
Stack<Integer> A = new Stack<>();
Stack<Integer> B = new Stack<>();
Stack<Integer> C = new Stack<>();
Stack<String> stack = new Stack<>();
int n = 5; // n个盘子
A.push(n);
stack.push("A,B,C");
while (!stack.isEmpty()) {
String[] strings = stack.pop().split(",");
int top = Integer.parseInt(strings[0]);
Stack<Integer> from = getStackByName(strings[1], A, B, C);
Stack<Integer> to =getStackByName(strings[2], A, B, C);
if (top == 1) {
to.push(from.pop());
System.out.println("Move disk from " + strings[1] + " to " + strings[2]);
continue;
}
stack.push((top - 1) + "," + getOtherName(strings[1], strings[2]) + "," + strings[2]);
stack.push("1," + strings[1] + "," + strings[2]);
stack.push((top - 1) + "," + strings[1] + "," + getOtherName(strings[1], strings[2]));
}
}
public static String getOtherName(String a, String b) {
switch (a + b) {
case "AB":
case "BA":
return "C";
case "BC":
case "CB":
return "A";
case "AC":
case "CA":
return "B";
default:
return "B";
}
}
public static Stack<Integer> getStackByName(String name, Stack<Integer> A, Stack<Integer> B, Stack<Integer> C) {
return name.equals("A") ? A : name.equals("B") ? B : C;
}
}
其中,变量A、B、C分别表示三个柱子,stack存储栈的状态。在栈中存储的是一个字符串,该字符串包含两个逗号分隔的两个数据:分隔的第一个数据表示要移动的盘子个数,第二个数据表示移动的起始柱子名称,第三个数据表示移动的目标柱子名称。运行该代码,可以将汉诺塔问题(5个盘子)的解输出到控制台。
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