利用栈实现汉诺塔的调用。并在主函数中进行测试。要求: (1)定义栈以及栈的型 (2)定义栈的各种操作。 (3)实现函数hanoi()。 (4)在main函数中,通过调用函数hanoi(3,a,b,C)
时间: 2023-08-31 15:33:40 浏览: 71
用栈实现汉诺塔问题
### 回答1:
以下是利用栈实现汉诺塔的调用的代码:
```c++
#include <iostream>
#include <stack>
using namespace std;
// 定义栈以及栈的型
typedef stack<int> Stack;
// 定义栈的各种操作
void push(Stack &s, int val) {
s.push(val);
}
int pop(Stack &s) {
int val = s.top();
s.pop();
return val;
}
bool empty(Stack &s) {
return s.empty();
}
int size(Stack &s) {
return s.size();
}
int top(Stack &s) {
return s.top();
}
// 实现函数hanoi()
void hanoi(int n, Stack &a, Stack &b, Stack &c) {
if (n == 1) {
push(c, pop(a));
return;
}
hanoi(n - 1, a, c, b);
push(c, pop(a));
hanoi(n - 1, b, a, c);
}
// 在main函数中,通过调用函数hanoi(3,a,b,C)进行测试
int main() {
Stack a, b, c;
push(a, 3);
push(a, 2);
push(a, 1);
hanoi(size(a), a, b, c);
while (!empty(c)) {
cout << pop(c) << " ";
}
cout << endl;
return 0;
}
```
输出结果为:
```
1 2 3
```
这是将三个盘子从A柱移动到C柱的过程。
### 回答2:
(1) 定义栈以及栈的型
栈是一种具有后进先出(LIFO)特点的线性数据结构,可以使用数组或链表来实现。这里我们可以使用数组实现栈。
定义栈的类型:
```c
#define MAX_SIZE 100
typedef struct {
int data[MAX_SIZE]; // 数组存储栈元素
int top; // 栈顶指针
} Stack;
```
(2) 定义栈的各种操作
初始化栈:
```c
void init(Stack *s) {
s->top = -1; // 初始化栈顶指针为-1
}
```
判断栈是否为空:
```c
int isEmpty(Stack *s) {
return s->top == -1;
}
```
判断栈是否已满:
```c
int isFull(Stack *s) {
return s->top == MAX_SIZE - 1;
}
```
入栈操作:
```c
void push(Stack *s, int value) {
if (isFull(s)) {
printf("Stack is full.\n");
return;
}
s->data[++(s->top)] = value; // 入栈,栈顶指针先加1,再赋值
}
```
出栈操作:
```c
int pop(Stack *s) {
if (isEmpty(s)) {
printf("Stack is empty.\n");
return -1;
}
return s->data[(s->top)--]; // 出栈,取栈顶元素,栈顶指针减1
}
```
(3) 实现函数hanoi()
汉诺塔问题是一个经典的递归问题,可以通过栈来模拟递归调用过程。
```c
void hanoi(int n, Stack *a, Stack *b, Stack *c) {
if (n == 1) {
push(c, pop(a)); // 将a柱顶盘子移动到c柱
} else {
hanoi(n - 1, a, c, b); // 将n-1个盘子从a柱经过c柱移动到b柱
push(c, pop(a)); // 将a柱顶盘子移动到c柱
hanoi(n - 1, b, a, c); // 将n-1个盘子从b柱经过a柱移动到c柱
}
}
```
(4) 在main函数中,通过调用函数hanoi(3,a,b,C)
```c
int main() {
Stack a, b, c;
init(&a);
init(&b);
init(&c);
// 初始化a柱的盘子
push(&a, 3);
push(&a, 2);
push(&a, 1);
// 调用hanoi函数,将a柱的盘子从a柱经过b柱移动到c柱
hanoi(3, &a, &b, &c);
// 打印c柱的盘子顺序
while (!isEmpty(&c)) {
printf("%d ", pop(&c));
}
printf("\n");
return 0;
}
```
输出结果为:1 2 3,表示成功将a柱的盘子经过b柱移动到c柱。
### 回答3:
1. 定义栈以及栈的型:
栈是一种后进先出(LIFO)的数据结构,可以用数组或链表来实现。在这个问题中,我们可以使用数组来表示栈,并定义一个指针来指示栈顶的位置。
栈的类型定义如下:
```python
class Stack:
def __init__(self):
self.stack = []
self.top = -1
def push(self, elem):
self.stack.append(elem)
self.top += 1
def pop(self):
if self.top == -1:
return None
elem = self.stack[self.top]
self.top -= 1
return elem
def is_empty(self):
return self.top == -1
def get_top(self):
if self.top == -1:
return None
return self.stack[self.top]
```
2. 定义栈的各种操作:
- `push(elem)`:将元素elem入栈。
- `pop()`:将栈顶元素出栈并返回。
- `is_empty()`:判断栈是否为空,空返回True,非空返回False。
- `get_top()`:获取栈顶元素,不改变栈的状态。
3. 实现函数hanoi():
```python
def hanoi(n, start, middle, end):
if n == 1:
print(f"Move Disk {n} from {start} to {end}")
else:
hanoi(n - 1, start, end, middle)
print(f"Move Disk {n} from {start} to {end}")
hanoi(n - 1, middle, start, end)
```
在这个函数中,我们使用递归的方式实现汉诺塔的移动操作。当n=1时,直接从起始位置移动到目标位置;当n>1时,先将n-1个盘子从起始位置经过目标位置移到中间位置,然后将第n个盘子从起始位置移动到目标位置,最后再将n-1个盘子从中间位置经过起始位置移到目标位置。
4. 在main函数中通过调用函数hanoi(3, a, b, c)进行测试:
```python
if __name__ == "__main__":
a = "A"
b = "B"
c = "C"
hanoi(3, a, b, c)
```
这段代码中,我们将3个盘子从柱子A经过柱子B移到柱子C,依次输出每次移动的过程。
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