汉诺塔问题另类解法

学过计算机的基本都对汉诺塔问题很熟悉了,即使没有学过计算机的的,想必也或多或少的了解汉诺塔问题,这篇文章通过数学的方式来求解这个问题。

汉诺塔

传说: 在世界中心贝拿勒斯(在印度北部)的圣庙里,一块黄铜板上插着三根宝石针。印度教的主神梵天在创造世界的时候,在其中一根针上从下到上地穿好了由大到小的64片金片,这就是所谓的汉诺塔。不论白天黑夜,总有一个僧侣在按照下面的法则移动这些金片:一次只移动一片,不管在哪根针上,小片必须在大片上面。僧侣们预言,当所有的金片都从梵天穿好的那根针上移到另外一根针上时,世界就将在一声霹雳中消灭,而梵塔、庙宇和众生也都将同归于尽。

在这里插入图片描述

递归

这是一个非常经典的递归问题。 思路很简单: 假设有n个金片,需要把这些金片从第一根宝石针移动到第三个宝石针中。

1.首先需要把n-1个金片移动到第二根宝石针上2.再把最后一个也就是最大的那一个移动到第三根宝石针上3.最后再把那n-1个金片移动到第3根宝石针上

这是典型的递归问题, 定义f(n)是需要移动的次数

f(1) = 1 f(2) = 3 f(3) = 7 ... f(n) = 2f(n-1)+1

数学归纳法

高中的时候接触了数学归纳法,如果忘记了也每关系,这里给出完整的"套路"。

根据以上内容,可知: f(0)=0 f(1) = 1 f(2) = 3 f(3) = 7 f(4) = 15 f(5) = 31 ... 好像有点规律, f(n) = 2^n -1

那么这个猜想正确吗?用数学归纳法证明一下。

定义

数学归纳法是证明某个命题关于整数n(对所有的n>=n0)成立的一种一般的方法。首先,当n为最小值n0时我们证明命题,这称为基础,然后假设对于包含再n0和n-1之间的所有值,已经证明命题成立,对于n>n0证明命题,这种方法称为数学归纳法。

证明

f(0) = 2^0 -1, 显然基础是正确的 假设n-1取代n的时候上述猜想成立,且对于n>0建立归纳, f(n) = 2f(n-1) + 1 = 2(2^(n-1)-1)+1 = 2^n-2+1 = 2^n -1 因此,对于n来说,上面的猜想依然成立,至此证明完毕,鼓掌

到底需要多久

对于汉诺塔问题,f(n) = 2^64-1 这是一个什么概念, 即使是每微秒移动一次, 也需要5000世纪的时间, 到那个时候,世界也许真的将在一声霹雳中消灭,而梵塔、庙宇和众生也都将同归于尽。

类似问题

传说: 罕王打算奖赏国际象棋的发明人──宰相西萨·班·达依尔。国王问他想要什么,他对国王说:“陛下,请您在这张棋盘的第1个小格里赏给我一粒麦子,在第2个小格里给2粒,第3个小格给4粒,以后每一小格都比前一小格加一倍。请您把这样摆满棋盘上所有64格的麦粒,都赏给您的仆人吧!”国王觉得这个要求太容易满足了,就命令给他这些麦粒。当人们把一袋一袋的麦子搬来开始计数时,国王才发现:就是把全印度甚至全世界的麦粒全拿来,也满足不了那位宰相的要求。

还有直线分割圆形,约瑟夫环问题等等。

写在最后

书到用时方恨少。

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 202,056评论 5 474
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 84,842评论 2 378
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 148,938评论 0 335
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 54,296评论 1 272
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 63,292评论 5 363
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,413评论 1 281
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 37,824评论 3 393
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,493评论 0 256
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 40,686评论 1 295
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,502评论 2 318
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,553评论 1 329
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,281评论 4 318
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 38,820评论 3 305
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,873评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,109评论 1 258
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 42,699评论 2 348
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,257评论 2 341

推荐阅读更多精彩内容