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C++算法

C++ 递归算法实战:汉诺塔问题

C++ 递归算法解决汉诺塔问题。通过将 n 个盘子从 A 柱移动到 C 柱,利用辅助柱 B。核心逻辑是将 n-1 个盘子移至 B,最大盘移至 C,再将 n-1 个盘子从 B 移至 C。递归终止条件为 n=1 时直接移动。代码实现包含 dfs 辅助函数处理盘子移动逻辑。

晚风叙旧发布于 2026/3/22更新于 2026/6/2024 浏览
C++ 递归算法实战:汉诺塔问题

递归,搜索与回溯算法前置知识

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1. 汉诺塔

题目描述:

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题目示例:

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算法原理(递归):
思路:

这是一道递归方法的经典题目,我们可以先从最简单的情况考虑:

  • 假设 n=1,只有一个盘子,很简单,直接把它从 A 中拿出来,移到 C 上;
  • 如果 n=2 呢?这时候我们就要借助 B 了,因为先盘子必须时刻都在大盘子上面,共需要 3 步 (为了方便叙述,记 A 中的盘子从上到下为 1 号,2 号)
    • 1 号盘子放到 B 上
    • 2 号盘子放到 C 上
    • 1 号盘子放到 C 上
      至此,C 中的盘子从上到下为 1 号,2 号。
  • 如果 n>2 呢?这时我们需要用到 n=2 时的策略,将 A 上面的两个盘子挪到 B 上,再将最大的盘子挪到 C 上,最后将 B 上的小盘子挪到 C 上就完成了所有步骤。假如 n=3 时如下图:

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因为 A 中最后处理的是最大的盘子,所以在移动过程中不存在大盘子在小盘子上的情况。 则本题可以解释为:

  • 对于规模为 n 的问题,我们需要将 A 柱上的 n 个盘子移动到 C 柱上。
  • 规模为 n 的问题可以被拆分为规模为 n-1 的子问题:
    • a.将 A 柱上的上面 n-1 个盘子移动到 B 柱上。
    • b.将 A 柱上的最大盘子移动到 C 柱上,然后将 B 柱上的 n-1 个盘子移动到 C 柱上。
  • 当问题的规模变为 n=1 时,即只有⼀个盘子时,我们可以直接将其从 A 柱移动到 C 柱
  • 需要注意的是,步骤 2.b 考虑的是总体问题中的 子问题 b 情况。在处理子问题的子问题 b 时,我们应该将 A 柱中的最上面的盘子移动到 C 柱,然后再将 B 柱上的盘子移动到 C 柱。在处理总体问题的子问题 b 时,A 柱中的最大盘子仍然是最上面的盘子,因此这种做法是通用的
算法流程:

递归函数设计:void hanotaa(vector& A, vector& B, vector& C, int n)

  • 返回值:无;
  • 参数:三个柱子上的盘子,当前需要处理的盘子个数(当前问题规模)。
  • 函数作用:将 A 中的上面 n 个盘子挪到 C 中

递归函数流程:

  • 当前问题规模为 n=1 时,直接将 A 中的最上面盘子挪到 C 中并返回
  • 递归将 A 中最上面的 n-1 个盘子挪到 B 中;
  • 将 A 中最上面的⼀个盘子挪到 C 中;
  • 将 B 中上面 n-1 个盘子挪到 C 中

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解法代码(C++):
class Solution {
public:
    void dfs(vector<int>& A, vector<int>& B, vector<int>& C, int n) {
        if (n == 1) {
            C.push_back(A.back());
            A.pop_back();
            return;
        }
        dfs(A, C, B, n - 1);
        C.push_back(A.back());
        A.pop_back();
        dfs(B, A, C, n - 1);
    }
    void hanota(vector<int>& A, vector<int>& B, vector<int>& C) {
        int n = A.size();
        dfs(A, B, C, n);
    }
};

汉诺塔问题的递归解法,通过分解问题规模,将 n 个盘子的移动转化为 n-1 个子问题。算法核心是将 A 柱的 n-1 个盘子暂存 B 柱,移动最大盘子到 C 柱,再将 B 柱盘子移到 C 柱。并强调递归终止条件(n=1 时直接移动),展示了递归思想在经典算法问题中的应用

目录

  1. 递归,搜索与回溯算法前置知识
  2. 1. 汉诺塔
  3. 算法原理(递归):
  4. 思路:
  5. 算法流程:
  6. 解法代码(C++):
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