【NOIP2007普及组】Hanoi双塔问题

网友投稿 2018-05-09 15:49

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看到这道汉诺双塔问题,我们首先应该理解一下汉诺(单)塔问题。

首先来看几个动画,

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三层的汉诺塔你总该会玩吧!最少需要7步。

那接下来我们看看四层的,

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看完过后你会不会有这样的感受,这不就是先移动一个三层塔,之后把第四层底座的移动过去,再把三层塔移动到第四层的底座上面吗,如果你发现了,那么说明你已经初步掌握了汉诺塔的规律。

这时,我们可以得到一个递推式:

a[4] = a[3]+1+a[3];

a[4] = 7+1+7;

a[4] = 15;

由此可得

    a[i] = a[i-1]+1+a[i-1];

即,a[i] = 2*a[i-1] +1 .

由于,a[1] = 1;所以我们可以进一步的递推得到一个汉诺塔通项计算公式:

a[i] = 2^i - 1.

这就完了吗?等等!不要高兴的太早,别忘了这道叫汉诺塔,所以要在刚才得到的每一项都乘2,原因很简单,每两个尺寸相同的原盘不区分。

于是,我们得到了最后的递推公式:

a[i] = 2*(2^i - 1) .

下一步干什么呢,当然是要敲代码了!

再稍等一下!我们来重新看一遍题,有没有发现什么坑?

没错!就是数据的范围,1 <= n <= 200;

2^200可是一个天文数字啊!就算是c中的long long也只能表示[-2^63,2^63-1]范围内的数,小编赶紧打开了Python(一种可以支持高精度的语言),计算的结果如下:

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没错!不要怀疑自己的眼睛,就是你所看到的这么大的数!!!

这道题的另一个考点就是高精度算法,很遗憾NOIP并不支持Python,我们只能通过自己编写大整数运算的算法来解决问题。自定义一个结构体来解决大整数运算的问题,更多关于大整数的运算在这里就不介绍了。以后会在算法部分为大家介绍。

给出完整的代码


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