Java编程用栈来求解汉诺塔问题的代码实例(非递归)

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:

  1. 从栈S1弹出一个盘子,将其压入栈S2;
  2. 根据汉诺塔规则,确定下一步要将盘子移动到哪一个栈上;
  3. 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;
  4. 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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