java 汉诺塔详解及实现代码

java 汉诺塔详解及实现代码

实现效果图

打印的方法在 moveTheTopOne() 方法中被调用，调用该方法前打印出移动的方向--从X号塔往Y号塔

汉诺塔要求：将第一座塔上的所有盘子，借助第二座塔，全部搬运到第三座塔上。

规则：一次只能搬运一个盘子，不准将大盘子落在小盘子上。

 汉诺塔实现代码：

public class NewHanoi {
  public static int tiers = 4; // tiers 层数
  private static List<String> pagoda1 = new ArrayList<String>(); // 静态指针
  private static List<String> pagoda2 = new ArrayList<String>();

  private static List<String> pagoda3 = new ArrayList<String>(); 

  // 映射,用来确定并打印塔的序号(使用角标),也可以使用 Map

  private static List[] mapping = {pagoda1, pagoda2, pagoda3};

  public static void main(String[] args) {
    preparePagoda(pagoda1, tiers);
    System.out.println("初始状态：");
    printPagodas();
    hanoi(tiers, pagoda1, pagoda2, pagoda3);
    System.out.println("最后结果：");
    printPagodas();
  }
  // --准备盘子(添加-字符串) (源塔)上
  private static void preparePagoda(List<String> srcPagoda, int tiers) {

    // 用于拼装塔层的容器
    StringBuilder builder = new StringBuilder();

    // 源塔的每一层加盘子，从底层开始, i ‘代表'盘子的直径大小，等于组成盘子的"^"个数
    for(int i = tiers; i > 0; i--){      

      // 每一层由 2*tiers-1 个格子组成，代表盘子大小的"^"格子由空格隔开
      for(int k = 0; k < tiers - i; k++) builder.append(" "); // 盘子左边的空格，数量为 [2*tiers-1-(2*i-1)]/2 = tiers-i, 右边相同
      for(int j = 1; j <= 2*i-1; j++){    // 盘子所占格数
        if(j % 2 == 1) builder.append("^"); // 间隔摆放

        else builder.append(" ");
      }
      for(int k = 0; k < tiers - i; k++) builder.append(" "); // 盘子右边的空格

      srcPagoda.add(builder.toString());  // 添加到塔上
      builder.delete(0, builder.length()); // 下一循环前清空容器
    }
  }
  // --打印塔的现状

  private static void printPagodas(){

     // 打印层数为三座塔-现状的最大高度
    int len = Math.max(pagoda1.size(), Math.max(pagoda2.size(), pagoda3.size()));
    // 用于-塔的空层显示

    StringBuilder spaces = new StringBuilder();
    spaces.append("-");  // --添加塔的左外框
    for(int i = 0; i < 2*tiers-1; i++) spaces.append(" "); // 空层显示用空格
    spaces.append("-\t"); // --添加塔的右外框和塔间间隔    

    for(int i = len - 1; i >= 0; i--){ // 从顶层开始      

      // 三座塔同一水平面的塔层放在同一行显示
      // 当某个塔不存在此层时，List.get(index)会抛角标越界异常，使用try-catch处理：此层显示一层空格
      try { System.out.print("-" + pagoda1.get(i) + "-\t");
      } catch (Exception e1) { System.out.print(spaces);
      }
      try { System.out.print("-" + pagoda2.get(i) + "-\t");
      } catch (Exception e) { System.out.print(spaces);
      }
      try { System.out.print("-" + pagoda3.get(i) + "-\t");
      } catch (Exception e) { System.out.print(spaces);
      }
      System.out.print("\r\n");
    }
  }
  // 这个方法(递归的核心方法)从指定的源塔上移动-指定数量的盘子-到指定的目标塔上

  public static void hanoi(int moveNum, List<String> from, List<String> middle, List<String> to) {
    if(moveNum == 1){ // 递归到移动一个盘子时，使用 move 方法
      moveTheTopOne(from, to);
      return;
    }

    // 将实现分为三步，一，将源塔底盘上方的所有盘子移至中间塔(递归)；二，将底盘移到目标塔；三，将中间塔上的所有盘子移到目标塔上(递归)。
    hanoi(moveNum - 1, from, to, middle);
    moveTheTopOne(from, to);
    hanoi(moveNum - 1, middle, from, to);
  }
  // 方法的名字就是他的作用
  private static void moveTheTopOne(List<String> from, List<String> to) {
    String theTopOne = from.remove(from.size() - 1);
    to.add(theTopOne);

    // 打印图形，每移动一下，打印图形显示
    System.out.println("********** print ***********\r\n");
    // 确定塔的序号
    int fromNum = 0, toNum = 0;
    for (int i = 0; i < mapping.length; i++) { // 遍历塔的数组

      if (mapping[i] == from) {
         fromNum = i+1;
      }
      if (mapping[i] == to) {
         toNum = i+1;
      }
    }
    System.out.println("从 " + fromNum + " 号塔往 " + toNum + " 号塔\r\n");

    printPagodas(); // 打印图形
  }
}

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