python实现汉诺塔算法

yipeiwu_com7年前Python基础

题目:

汉诺塔给出最优解,如果对汉诺塔的定义有不了解,请翻看数据结构教材。

除了最基本的之外,还有一题,给定一个数组,arr=[2,3,1,2,3],其含义是这是一个有5个圆盘的汉诺塔,每一个数字代表这个圆盘所在的位置,1代表左边的柱子,2代表中间,3代表右边。给出这个序列代表了汉诺塔移动的第几步,如果该步骤是错误的,则返回-1,所谓错误,是指该步骤不是最简便的得到汉诺塔序列的操作步骤。

分析:

1、 算法当然还是递归解了,即把n个汉诺塔盘子分解成 n - 1 个盘子的移动和一个底层盘子的移动,这样一来,问题就成了一连串的递归,然后就可以逐步求解了。
当然了,汉诺塔还有进阶问题,此处先不讨论,随后补上吧。

2、 这个步骤的循环是从最右边开始的,考察最大的圆盘,因为数组的索引值越大,其圆盘的半径越大。
这样一来,如果最大的圆盘的值为3,说明已经移动到位了,如果为1,说明还没有开始移动底层圆盘,如果为2,说明圆盘移动到了中间,表示移动错误,因为根本不需要移动到中间,这个步骤是多余的。

代码:

#!usr/bin/python2.7
# -*- coding=utf8 -*-
# @Time : 18-1-3 下午9:52
# @Author : Cecil Charlie


class Hanoi(object):
 """
  汉诺塔问题,给定三个盘子,用计算机计算出来将所有的盘子从左移动到右的所有的操作。
 """
 def __init__(self):
  self.place = ["left", "middle", "right"]
  self.num = 0 # 表示所有操作的总次数

 def hanoi(self, n):
  """
   给定一个n,即汉诺塔的盘子数量,返回所有的从左移动到右侧的具体操作步数
  :param n: 盘子数
  :return: 具体操作
  """
  self.num = 0
  if n > 0:
   self.__move(n, "left", "middle", "right")

 def __move(self, n, start, mid, end):
  if n == 1:
   print "move from " + start + " to " + end
   self.num += 1
  else:
   self.__move(n-1, start, end, mid)
   self.__move(1, start, mid, end)
   self.__move(n-1, mid, start, end)

 def step(self, arr):
  """
   求解针对arr的圆盘,所对应的最优解到底是第几步。解题的核心在于从右向左考察圆盘到底在不在3位置,如果在,则说明已经移动成功了;
   如果在中间,说明移动出现了错误,因为不需要移动到中间,如果还在左边,则仍需要考虑。
  :param arr: 列表中每一项表示该项的圆盘在哪个柱子上,取值包括1,2,3。1表示左,2表示中,3表示右,索引值越大,表示的圆盘的半径越大。
  :return: 属于最优解的第几步
  """
  if arr is None:
   return -1
  for i in xrange(len(arr) - 1):
   if arr[i] != 1 and arr[i] != 2 and arr[i] != 3:
    return -1
  return self.__process(arr, len(arr)-1, 1, 2, 3)

 def __process(self, arr, i, start, mid, end):
  """
   具体操作得到arr属于第几步
  :param arr: 圆盘对应的位置数组列表
  :param i: 考察arr圆盘的第几个,最大值是 len(arr)-1
  :return: 返回步数,如果给出的arr的位置不是移动的最优解,则返回 -1。
  """
  if i == -1:
   return 0
  if arr[i] != start and arr[i] != end:
   return -1
  if arr[i] == start:
   return self.__process(arr, i-1, start, end, mid) # 说明其值还未过半,直接找之前的就好
  else: # 说明步数已经过半了。
   count = self.__process(arr, i-1, mid, start, end)
   if count == -1:
    return -1
   return (i * 2) + count

h = Hanoi()
h.hanoi(4)
print h.num
print h.step([3,3,2,1])

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持【听图阁-专注于Python设计】。

相关文章

python脚本实现xls(xlsx)转成csv

# xls_csv 把xls,xlsx格式的文档转换成csv格式 # 使用 python xls2csv.py <xls or xlsx file path> # -*-...

在python中创建指定大小的多维数组方式

python中创建指定大小的二维数组,有点像C++中进行动态申请内存创建数组,不过相比较而言,python中更为简单一些。 创建n行m列的二维数组: n = 2 m = 3 ma...

使用Python的内建模块collections的教程

collections是Python内建的一个集合模块,提供了许多有用的集合类。 namedtuple 我们知道tuple可以表示不变集合,例如,一个点的二维坐标就可以表示成: &g...

在python带权重的列表中随机取值的方法

1 random.choice python random模块的choice方法随机选择某个元素 foo = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e'] from rando...

PyQt5实现简单数据标注工具

PyQt5实现简单数据标注工具

本文实例为大家分享了PyQt5实现简单数据标注工具的具体代码,分类用,供大家参考,具体内容如下 第一个最大的图片是当前要标注的类别,接下来的两个图片是对接下来会出现的图片的预览(方便连...