java 漢諾塔詳解及實現代碼

java 漢諾塔詳解及實現代碼

實現效果圖

打印的方法在 moveTheTopOne() 方法中被調用，調用該方法前打印出移動的方向--從X號塔往Y號塔

漢諾塔要求：將第一座塔上的所有盤子，借助第二座塔，全部搬運到第三座塔上。

規則：一次只能搬運一個盤子，不准將大盤子落在小盤子上。

 漢諾塔實現代碼：

public class NewHanoi {
  public static int tiers = 4; // tiers 層數
  private static List<String> pagoda1 = new ArrayList<String>(); // 靜態指針
  private static List<String> pagoda2 = new ArrayList<String>();

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

  // 映射,用來確定並打印塔的序號(使用角標),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("初始狀態：");
    printPagodas(); 
    hanoi(tiers, pagoda1, pagoda2, pagoda3); 
    System.out.println("最後結果：");
    printPagodas();
  }
  // --准備盤子(添加-字符串) (源塔)上
  private static void preparePagoda(List<String> srcPagoda, int tiers) {

    // 用於拼裝塔層的容器
    StringBuilder builder = new StringBuilder();

    // 源塔的每一層加盤子，從底層開始, i ‘代表'盤子的直徑大小，等於組成盤子的"^"個數
    for(int i = tiers; i > 0; i--){      

      // 每一層由 2*tiers-1 個格子組成，代表盤子大小的"^"格子由空格隔開
      for(int k = 0; k < tiers - i; k++) builder.append(" "); // 盤子左邊的空格，數量為 [2*tiers-1-(2*i-1)]/2 = tiers-i, 右邊相同
      for(int j = 1; j <= 2*i-1; j++){    // 盤子所占格數
        if(j % 2 == 1) builder.append("^"); // 間隔擺放

        else builder.append(" ");
      }
      for(int k = 0; k < tiers - i; k++) builder.append(" "); // 盤子右邊的空格

      srcPagoda.add(builder.toString());  // 添加到塔上
      builder.delete(0, builder.length()); // 下一循環前清空容器
    }
  }
  // --打印塔的現狀

  private static void printPagodas(){

     // 打印層數為三座塔-現狀的最大高度
    int len = Math.max(pagoda1.size(), Math.max(pagoda2.size(), pagoda3.size()));
    // 用於-塔的空層顯示

    StringBuilder spaces = new StringBuilder(); 
    spaces.append("-");  // --添加塔的左外框
    for(int i = 0; i < 2*tiers-1; i++) spaces.append(" "); // 空層顯示用空格
    spaces.append("-\t"); // --添加塔的右外框和塔間間隔    

    

    for(int i = len - 1; i >= 0; i--){ // 從頂層開始      

      // 三座塔同一水平面的塔層放在同一行顯示
      // 當某個塔不存在此層時，List.get(index)會拋角標越界異常，使用try-catch處理：此層顯示一層空格 
      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");
    }
  }
  // 這個方法(遞歸的核心方法)從指定的源塔上移動-指定數量的盤子-到指定的目標塔上

  public static void hanoi(int moveNum, List<String> from, List<String> middle, List<String> to) {
    if(moveNum == 1){ // 遞歸到移動一個盤子時，使用 move 方法 
      moveTheTopOne(from, to);
      return;
    }

    // 將實現分為三步，一，將源塔底盤上方的所有盤子移至中間塔(遞歸)；二，將底盤移到目標塔；三，將中間塔上的所有盤子移到目標塔上(遞歸)。
    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);

    // 打印圖形，每移動一下，打印圖形顯示
    System.out.println("********** print ***********\r\n");
    // 確定塔的序號
    int fromNum = 0, toNum = 0;
    for (int i = 0; i < mapping.length; i++) { // 遍歷塔的數組
  
      if (mapping[i] == from) {
         fromNum = i+1;
      }
      if (mapping[i] == to) {
         toNum = i+1;
      }
    }
    System.out.println("從 " + fromNum + " 號塔往 " + toNum + " 號塔\r\n");

    printPagodas(); // 打印圖形
  }
}

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