7-17 汉诺塔的非递归实现 (25分)

亡梦爱人 提交于 2020-03-10 08:52:24

借助堆栈以非递归(循环)方式求解汉诺塔的问题(n, a, b, c),即将N个盘子从起始柱(标记为“a”)通过借助柱(标记为“b”)移动到目标柱(标记为“c”),并保证每个移动符合汉诺塔问题的要求。

输入格式:
输入为一个正整数N,即起始柱上的盘数。

输出格式:
每个操作(移动)占一行,按柱1 -> 柱2的格式输出。

输入样例:

3

输出样例:

a -> c
a -> b
c -> b
a -> c
b -> a
b -> c
a -> c

代码:

#include<stdio.h>
#define MaxSize 100

typedef struct{//汉诺塔问题结构类型
    int N;//盘数
    char A;//起始柱
    char B;//借助柱
    char C;//目标柱
} ElementType;
typedef struct{//栈的标准定义
    ElementType Data[MaxSize];
    int Top;
}Stack;
void Push(Stack *PtrS, ElementType item);//入栈
ElementType Pop(Stack *PtrS);//出栈
void Hanoi(int n);//迭代解决并输出

int main()
{
    int n;
    scanf("%d",&n);
    Hanoi(n);
    return 0;
}

void Hanoi(int n){
    ElementType P, toPush;//P为当前待解决的汉诺塔问题(随迭代规模递减),toPush为当前问题的子问题(N-1和1,其中N-1又分为两步)
    Stack S;
    P.N = n; P.A = 'a'; P.B = 'b'; P.C = 'c';
    S.Top = -1;
    Push(&S, P);
    while(S.Top!=-1){
        P = Pop(&S);//每次解决栈顶问题,根据先进后出原则,每个问题的子问题1应最后入栈
        if(P.N==1) printf("%c -> %c\n",P.A, P.C);//N为1便无须分解为子问题
        else{
            toPush.N = P.N - 1;
            toPush.A = P.B; toPush.B = P.A; toPush.C = P.C;//子问题2:把N-1的部分由借助柱转移至目标柱
            Push(&S, toPush);//子问题2入栈
            toPush.N = 1;
            toPush.A = P.A; toPush.B = P.B; toPush.C = P.C;//规模为1时可直接解决
            Push(&S, toPush);//可直接求解的子问题入栈
            toPush.N = P.N - 1;
            toPush.A = P.A; toPush.B = P.C; toPush.C = P.B;//子问题1:把N-1的部分由起始柱转移至借助柱
            Push(&S, toPush);//子问题1入栈
        }
    }
}

void Push(Stack *PtrS, ElementType item){
    PtrS->Data[++(PtrS->Top)] = item;
    return;
}
ElementType Pop(Stack *PtrS){
    PtrS->Top--;
    return(PtrS->Data[PtrS->Top+1]);
}
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