圖說演算法使用JavaScript(十六)

7-4插入排序法

插入排序法insert sort則是將陣列中的元素,逐一與已排序好的資料作比較,如前兩個元素先排好,再將第三個元素插入適當的位置,所以這三個元素仍然是已排序好,接著再將第四個元素加入,重複此步驟,直到排序完成為止。各位可以看做是在一串有序的紀錄R1、R2..Ri,插入新的紀錄R,使得i+1個紀錄排序妥當。

以下利用55、23、87、62、16數列的由小到大排序過程,來說明插入排序法的演算流程。下圖中,在步驟二,以23為基準與其他元素比較後,放到適當位置(55的前面),步驟三則拿87與其他兩個元素比較後,接著62在比較完前三個數後插入87的前面…,將最後一個元素比較完後即完成排序:

JS          insert.js

let SIZE=8;
	//定義陣列大小
var showdata=(data)=> {
	for (k=0; k<8; k++) {
		process.stdout.write(data[k]+' ');
	}
}

var insert=(data)=> {
	for (i=0; i<SIZE; i++) {
		tmp=data[i];
		//tmp用來暫存資料
		no=i-1;
		while (no>=0 && tmp<data[no]) {
			data[no+1]=data[no];
			//就把所有元素往後推一個位置
			no-=1;
		}
		data[no+1]=tmp;
		//最小的元素放到第一個元素
	}
}
data=[16,25,39,27,12,8,45,63];
console.log('原始陣列是:');
showdata(data);
insert(data);
console.log();
console.log('排序後陣列是:');
showdata(data);

PHP          insert.php

$data=array(16,25,39,27,12,8,45,63);
$count=count($data);

echo "原始陣列:<br>";
showdata($data);

$new_data=insert($data);

echo "<br>排列後的陣列:<br>";
showdata($new_data);

function insert($arr) {
	$count=count($arr);
	//計算陣列大小
	for ($i=0; $i<$count; $i++) {
		$tmp=$arr[$i];
		//用tmp來暫存資料
		$no=$i-1;
		while ($no>=0 && $tmp<$data[$no]){
			$data[$no+1]=$data[$no];
			//就把所有元素往後推一個位置
			$no--;
		}
		$data[$no+1]=$tmp;
		//最小的元素放到第一個元素  
	}
	return $data;
}


function showdata($arr){
	foreach($arr as $key=>$value){
		echo $value."、";
	}
	echo "<br>";
}

7-5謝耳排序法

我們知道如果原始紀錄的鍵值大部分以排序好的情形下,插入排序法或非常有效率,因為它無須做太多的資料搬移動作。[謝耳排序法]是D.L.Shell在1959年7月所發明的一種排序法,可以減少插入排序法中資料搬移的次數,以加速排序進行。排序的原理是將資料分成特定間隔的幾個小區塊,以插入排序法排完區塊內的資料後再漸漸減少間隔的距離。

以下利用63、92、27、36、45、71、58、7數列的由小到大排序過程,來說明謝耳排序法的演算過程。

範例:shell.js>請設計一程式,並使用謝耳排序法來將以下的數列排序:
16,25,39,27,12,8,45,63

JS           shell.js

let SIZE=8;

var showdata=(data)=> {
	for (i=0; i<SIZE; i++) {
		process.stdout.write(data[i]+ ' ');
	}
	console.log();
}

var shell=(data, size)=> {
	k=1;
	//k列印計數
	jmp=parseInt(size/2);
	while (jmp !=0) {
		for (i=jmp; i<size-1; i++) {
			//i為掃描次數 jmp為設定間距位移量
			tmp=data[i];
			//tmp用來暫存資料
			j=i-jmp;
			//以j來定位比較的元素
			while (tmp<data[j] && j>=0) {
				//插入排序法
				data[j+jmp] = data[j];
				j=j-jmp;
			}
			data[jmp+j]=tmp;
		}
		process.stdout.write('第 '+k+' 次排序過程:');
		k=k+1;
		showdata(data);
		console.log('------------------------------------');
		jmp=parseInt(jmp/2);
		//控制迴圈數
	}
}

data=[16,25,39,27,12,8,45,63];
process.stdout.write('原始陣列是:     ');
showdata(data);
console.log('-------------------------------------');
shell(data, SIZE);

圖說演算法使用JavaScript(十五)

7-2氣泡排序法

氣泡排序法又稱為交換排序法,是由觀察水中氣泡變化構思而成,原理是由第一個元素開始,比較相鄰元素大小,如果大小順序有誤,則對調後在進行下一個元素的比較,就彷彿氣泡逐漸由水底逐漸升到水面上一樣。如此掃描過一次之後就可確保最後一個元素是位於正確的順序。接著再逐步進行第二次掃描,直到完成所有元素的排序關係為止。

以下排序我們利用55、23、87、62、16的排序過程,您可以清楚知道氣泡排序法的演算流程:

由此可知5個元素的氣泡排序法必須執行5-1次掃描,第一次掃描需比較5-1次,共比較4+3+2+1=10次。

JS               bubble.js

var data=[16, 25, 39, 27, 8 ,45, 63];   
//原始資料
console.log('氣泡排序法:原始資料為:');
for (i=0; i<8; i++) 
	process.stdout.write(data[i]+' ');

console.log();

for (i=7; i>0; i--) {    //掃描次數
	for (j=0; j<i; j++) {
		if(data[j]>data[j+1])  {     
		//比較,交換的次數
			temp=data[j];
			data[j]=data[j+1];      
			//比較相鄰兩數,如果第一數較大則交換
			data[j+1]=temp;
		}
	}
	process.stdout.write('第 ' +(8-i)+ ' 次排序後的結果是:')    
	//把各次結果掃描出來
	for (j=0; j<8; j++) process.stdout.write(data[j]+' ');
		console.log();
}
console.log('排序後結果為:');
for (j=0; j<8; j++) process.stdout.write(data[j]+ ' ');
console.log(); 

PHP          buble.php

$data = array("16","25","39","27","8","45","63");
//原始資料
echo "原本陣列是:";
arr_print($data);
echo "<br><br>";

$count=count($data);
for ($i=$count-1; $i>0; $i--){
	//掃描次數
	for ($j=0; $j<$i; $j++){
		//比較,交換的次數
		if ($data[$j]>$data[$j+1]){
			$temp=$data[$j];
			$data[$j]=$data[$j+1];
			//比較相鄰兩數,如果第一數較大則交換
			$data[$j+1]=$temp;
		}

	}
	$time=7-$i;
	echo "第{$time}次";
	arr_print($data);
	echo "<br>";
}
echo "<br><br>";
echo "排完陣列是:";
arr_print($data);

function arr_print($arr){
	foreach ($arr as $key => $value) {
		echo $value." ";
	  	echo "--";
	}
}

7-3選擇排序法

選擇排序法Selection Sort也算是枚舉法的應用,概念就是反覆從未排序的數列中取出最小的元素,加入到另一個數列,結果即為已排序的數列。選擇排序法可使用兩種方式排序,一圍在所有的資料中,當由大至小排序時,則將最大值放入第一位置;若由小至大排序時,則將最大值放入為至末端。例如一開始在所有的資料中挑選一個最小項放在第一個位置(假設是由小到大),再從第二筆開始挑選一個最小項放在第2個位置,依樣重複,直到完成排序為止。

以下利用55、23、87、62、16數列的由小到大排序過程,來說明選擇排序法的演算過程:

JS          select.js

var showdata=(data)=>   {
	for (k=0; k<8; k++){
		process.stdout.write(data[k]+' ');
	}
}

var select=(data)=> {
	for(i=0; i<7; i++) {
		smallest=data[i];
		index=i;
		for (j=i+1; j<8; j++) {
			//由i+1比較起
			if (smallest>data[j]) {
			//找出最小元素
			smallest=data[j];
			index=j;	
			}	
		}
	tmp=data[i];
	data[i]=data[index];
	data[index]=tmp;
	console.log();
	process.stdout.write('第'+(i+1)+"次排序結果: ");
	showdata(data);
	}
}

data=[63,25,39,27,12,8,45,16];
process.stdout.write('原始資料為:');
for (i=0; i<8; i++) process.stdout.write(data[i]+' ');
	console.log();
	console.log("----------------------------");
	select(data);
	console.log();
	console.log("----------------------------");
	process.stdout.write("排序後資料");
for (i=0; i<8; i++) process.stdout.write(data[i]+'  ');
	console.log();
	console.log("----------------------------"); 

PHP          select.php

$data = array("16","25","39","27","8","45","63");
//原始資料
echo "原本陣列是:";
arr_print($data);
echo "<br><br>";

$count=count($data);

for ($i=0; $i<$count-1; $i++) {
	$smallest=$data[$i];
	$index=$i;
		for ($j=$i+1; $j<$count; $j++) {
					//由i+1比較起
			if($smallest>$data[$j]){
					//找出最小元素
				$smallest=$data[$j];
				$index=$j;
			}
		}
	$tmp=$data[$i];
	$data[$i]=$data[$index];
	//兩個交換
	$data[$index]=$tmp;
	//把$tmp換回來
	$num=$i+1;
	echo "第{$num}次排序結果:";
	arr_print($data);
	echo "<br>";
	
}

echo "<br><br>";
echo "排完陣列是:";
arr_print($data);

function arr_print($arr){
	foreach ($arr as $key => $value) {
		echo $value." ";
	  	echo "--";
	}
}

114年民俗體育週

這一週有著滿滿的行程,先是週二到週三的Super Star 民俗體育競賽,是由後後壁國小主辦。主要項目是:國術彈腿、扯鈴、跳鼓、跳繩。
接下來兩天是跳繩比賽:跳繩接力賽、跳繩錦標賽,由柳營國小跟新泰國小主辦。跳繩接力賽成績輸入有學生志工幫忙,只是列印成績的影印機速度太慢;反倒是最後一天的跳繩錦標賽,項目多,成績多,印獎狀的份數多,加上主辦新泰國小是第一次辦,很多不清楚(不知道是不是事先沒想好),導致流程很不順暢,有許多需要改善的。

MuseScore 筆記

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圖說演算法使用JavaScript(十四)

6-6鏈結串列實作佇列

佇列除了能以陣列的方式來實作外,我們也可以鏈結串列來實作佇列。在宣告佇列類別中,除了和佇列類別中相關的方法外,還必須有指向佇列前端及佇列尾端的指標,即front及rear。例如我們以學生姓名及成績的結構資料來建立佇列串列的節點,及front與rear指標宣告如下:

class student  {
constructor() {
this.name='';
this.score=0;
this.next=null;
}
}
front=new student();
rear=new student();
front=null;
rear=null;

至於在佇列串列中加入新節點,等於加入此串列的最後端,而刪除節點就是將此串列最前端的節點刪除。加入與刪除運算法如下:

var enqueue=(name, score)=> {  //置入佇列資料
new_data= new student(); //配置記憶體給新元素
new_data.name=name; //設定新元素的資料
new_data.score = score;
if (rear==null) //如果rear為null,表示這是第一個元素
front = new_data;
else
rear.next = new_data; //將新元素連接至佇列尾端
rear = new_data; //將rear指向新元素,這是新的佇列尾端
new_data.next = null; //新元素之後無其他元素
}
var dequeue=()=>{              // 取出佇列資料
if (front == null)
process.stdout.write('佇列已空!\n');
else {
process.stdout.write('姓名:'+front.name+'\t成績:'+front.score+'...取出'); //將佇列前端一致下一個元素
}
}

JS          list_queue.js

class student {
	constructor () {
		this.name='';
		this.score=0;
		this.next=null;
	}
}
front=new student();
rear=new student();
front=null;
rear=null;

var enqueue=(name, score)=> {  //置入佇列資料
	new_date=new student();    //配置記憶體給新元素
	new_date.name=name;
	new_date.score=score;
	if (rear==null)            //如果rear為null,表示這是第一個元素
		front=new_date;
	else
		rear.next=new_date;    //將新元素連接至佇列尾端
	rear=new_date;             //將rear指向新元素,這是新的佇列尾端
	new_date.next = null;      //新元素之後無其他元素
}

var dequeue=()=>{    //取出佇列資料
	if(front == null)
		process.stdout.write('佇列已空!\n');
	else {
		process.stdout.write('姓名:'+front.name+'\t成績:'+front.score+'....取出\n');
		front = front.next;    //將佇列前端移至下一個元素
	}

}

var show=()=> {    //顯示佇列資料
	ptr = front;
	if (ptr == null)
		process.stdout.write('佇列已空!\n');
	else {
		while (ptr !=null)  {  //由front往rear走訪佇列
			process.stdout.write('姓名:'+ptr.name+'\t成績:'+ptr.score+'\n');
			ptr = ptr.next;
		}

	}
}

select=0;
const prompt = require('prompt-sync')();
while (true) {
	const select = parseInt(prompt('(1)存入 (2)取出 (3)顯示 (4)離開=> '));
	if (select==4)
		break;
	if (select==1) {
		const name = prompt('姓名: ');
		const score = parseInt(prompt('成績: '));
		enqueue(name, score);
	}
	else if (select==2)
		dequeue();
	else
		show();
}

6-7有趣的雙向佇列

所謂雙向佇列Double Ended Queue, Deque 為一有序串列,加入與刪除可在佇列的任一端進行,請看下圖:

具體來說,雙向佇列就是允許兩端中任意一端都具備有刪除或加入功能,而且無論與尾端指標都是朝佇列中央來移動。通常在一般的應用上,雙向佇列可以區分為兩種:第一種是資料只能從一端加入,但是可從兩端取出。另一種則是可由兩端加入,但由一端取出。以下我們將討論第一種輸入限制的雙向佇列的節點宣告、加入與刪除運算法如下:

class Node   {
      constructor() {
this.data=0;
this.next=null;
}
}
front=new Node();
rear=new Node();
front=null;
rear=null;
//方法enqueue:佇列資料的存入
var enqueue=(value)=> {
node = new Node();
node.data=value;
node.next=null; //檢查是否為空佇列
if (rear==null)
fornt=node; //新建立的節點成為第一個節點
else
rear.next=node; //將節點加入到佇列的尾端
rear=node;
}
//方法dequeue:佇列資料的取出
var dequeue=(action)=> {
//從前端取出資料
if (!(front==null) && action==1) {
if (front==rear) rear=null;
value=front.data;
front=front.next;
return value;
}
//從尾端取出資料
else if (!(rear==null) && action=2) {
startNode=front; //先記下前端的指標值
value=rear.data; //取出目前尾端的資料
//尋找最尾端節點的前一個節點
tempNode=front;
while (front.next!=rear && front.next!=null){
front=front.next;
tempNode=front;
}
front=startNode; //記錄從尾端取出資料後的佇列前端指標
rear=tempNode; //紀錄從尾端取出資料後的佇列尾端指標
//下一列程式是指當佇列中僅剩下最後節點時
//取出資料後便將 front 及 rear 指向 null
if (front.next==null || rear.next==null) {
front=null;
rear==null;
}
return value;
}
else return -1;
}

JS         dequeue.js 

class student {
	constructor () {
		this.name='';
		this.score=0;
		this.next=null;
	}
}
front=new student();
rear=new student();
front=null;
rear=null;

var enqueue=(name, score)=> {  //置入佇列資料
	new_date=new student();    //配置記憶體給新元素
	new_date.name=name;
	new_date.score=score;
	if (rear==null)            //如果rear為null,表示這是第一個元素
		front=new_date;
	else
		rear.next=new_date;    //將新元素連接至佇列尾端
	rear=new_date;             //將rear指向新元素,這是新的佇列尾端
	new_date.next = null;      //新元素之後無其他元素
}

var dequeue=()=>{    //取出佇列資料
	if(front == null)
		process.stdout.write('佇列已空!\n');
	else {
		process.stdout.write('姓名:'+front.name+'\t成績:'+front.score+'....取出\n');
		front = front.next;    //將佇列前端移至下一個元素
	}

}

var show=()=> {    //顯示佇列資料
	ptr = front;
	if (ptr == null)
		process.stdout.write('佇列已空!\n');
	else {
		while (ptr !=null)  {  //由front往rear走訪佇列
			process.stdout.write('姓名:'+ptr.name+'\t成績:'+ptr.score+'\n');
			ptr = ptr.next;
		}

	}
}

select=0;
const prompt = require('prompt-sync')();
while (true) {
	const select = parseInt(prompt('(1)存入 (2)取出 (3)顯示 (4)離開=> '));
	if (select==4)
		break;
	if (select==1) {
		const name = prompt('姓名: ');
		const score = parseInt(prompt('成績: '));
		enqueue(name, score);
	}
	else if (select==2)
		dequeue();
	else
		show();
}

PHP可變變數

      可變變數是一個滿酷的用法,適當使用可以增加程式的開發效率
可變變數就是「把變數的名稱變成變數」,看起來頭很暈對吧哈哈
直接來看程式碼

<?php
    $num1 = 100;
    $numString = "num1";

    echo ${$numString};//也可以寫成$$numString
?>

這段程式碼最後會輸出100
原因是$numString的值是num1,將$numString的值取出放進大括號中,程式就變成了。${num1}再把大括號拿掉就變成了$num1,而$num1的值就是100,所以最後輸出100這就是可變變數的特性與用法 -「把變數的名稱變成變數」,而${$numString}這樣的寫法也能把大括號拿掉直接寫$$numString,有沒有大括號都可以正常運作。

圖說演算法使用JavaScript(十三)

6-4八皇后演算法

         八皇后問題也是一種常見的堆疊應用實例。在西洋棋中的皇后可以在沒有限定一步走幾格的前提下,對其盤中的其他棋子直吃、橫吃及對角斜吃(左斜吃或右斜吃皆可),只要後放入的新皇后,再放入前必須考慮所放置直線方向、橫線方向或對角線方向是否已被放置就皇后,否則就會被先放入的舊皇后吃掉。
        利用這個觀念,我們可以將其應用在4*4的棋盤,就稱為4-皇后問題;應用在8*8的棋盤,就稱為8-皇后問題。應用在N*N的棋盤,就稱為N-皇后問題。要解決N-皇后問題(在此我們以8-皇后為例),首先當於棋盤中置入一新皇后,且這個位置不被先前放置的皇后吃掉,則將此新皇后的位置存入堆疊。
        但若欲放置新皇后的該行(或該列)的8個位置,都沒有辦法放置新皇后(亦即一放入任何一個位置,就會被先前放置的舊皇后給吃掉)。此時,就必須由堆疊中取出前一個皇后的位置,並於該行(或該列)中重新尋找另一個新的位置放置,在將該位置存入堆疊中,而這種方式就是一種回溯Backtracking)演算法的應用概念。
          N-皇后問題的解答,就是配合堆疊及回溯兩種演算概念,以逐行(或逐列)找新皇后位置(如果找不到,則回溯到前一行找尋前一個皇后另一個新位置,以此類推)的方式,來尋找N-皇后問題的其中一組解答。

JS                queen.js

程式碼:如下

const EIGHT=8;  //定義最大堆疊容量
queen = [];  //存放8個皇后之列位
number=0;   //計算總共幾組解的總數
//決定皇后存放的位置
//輸出所需要的結果

var print_table=()=> {
	let x=y=0;
	number+=1;
	process.stdout.write('\n');
	process.stdout.write('八皇后問題的第'+number+'組解\n\t');
	for (x=0; x<EIGHT ; x++) {
		for (y=0; y<EIGHT ; y++){
			if (x==queen[y])
				process.stdout.write('<q>');
			else 
				process.stdout.write('<->');
		}
		process.stdout.write('\n\t');
	}
}

//測試在(row,col)上的皇后是否遭受攻擊
//若遭受攻擊則傳回值為1,否則傳回0
var attack=(row, col)=>{
	let i=0;
	atk=false;
	offset_row=offset_col=0;
	while ((atk!=1) && i<col) {
		offset_col=Math.abs(i-col);
		offset_row=Math.abs(queen[i]-row);
		//判斷兩皇后是否在同一對角線上
		if ((queen[i]==row || offset_row==offset_col)) 
			atk=true;
		i=i+1;
	}
	return atk;
}

var decide_position=(value)=>{
	let i=0;
	while (i<8) {
		//是否受到攻擊攻擊判斷式
		if (attack(i,value)!=1) {
			queen[value]=i;
			if (value==7)
				print_table();
			else
				decide_position(value+1);
		}
		i++;
	}
}

//主程式
decide_position(0);

6-5 陣列實作佇列

         以陣列結構來製作佇列的好處是演算法相當簡單,不過與堆疊不同之處是需要擁有兩種基本動作加入與刪除,而且使用frint與rear兩個註標來分別指向佇列的前端與尾端,缺點是陣列大小並無法事先規劃宣告。首先我們需要宣告一個有限容量的陣列,並以下列說明:

const MAXSIZE=4;
queue=[];       //佇列大小為4
front=-1;
rear=-1;

JS          array_queue.js

const MAX=10;      //定義佇列的大小
queue=[];
var front=rear=-1;
var choice='';
const prompt = require ('prompt-sync')();
while (rear<MAX-1 && choice !='e') {
	const choice = prompt('[a]表示存入一個數值[d]表示取出一個數值[e]表示跳出此程式: ');
	if (choice=='a') {
		const val = parseInt(prompt('[請輸入數值]: '));
		rear+=1;
		queue[rear]=val;
	}
	else if (choice=='d') {
		if (rear>front) {
			front+=1;
			process.stdout.write('[取出數值為]: ' +queue[front]+'\n');
			queue[front]=0;
		}
		else{
			process.stdout.write('[佇列已經空了]\n');
			return;
		}
	}
	else {
		process.stdout.write('\n');
		break;
	}
}
process.stdout.write('---------------------------\n');
process.stdout.write('[輸出佇列中所有元素]: \n');

if (rear==MAX-1)
	process.stdout.write('[佇列已滿]\n');
else if (front>=rear)  {
	process.stdout.write('沒有\n');
	process.stdout.write('[佇列已空]\n');
}
else  {
	while (rear>front) {
		front+=1;
		process.stdout.write('['+queue[front]+'] ');
	}
	process.stdout.write('\n');
	process.stdout.write('---------------------------------------------\n');
}
process.stdout.write('\n');

PHP          array_queue.php 

$choice="n";
$queue=$_SESSION['queue'];
$length = length($queue);

if($_GET['choice'])
$choice=$_GET['choice'];

echo "<center>[<a href=".$_SERVER['PHP_SELF']."?choice=a>A</a>]表示存入一數值|
							[<a href=".$_SERVER['PHP_SELF']."?choice=d>D</a>]表示取出一數值|
							[<a href=".$_SERVER['PHP_SELF']."?choice=e>E</a>]表示跳出此程式|
							[<a href=".$_SERVER['PHP_SELF']."?choice=n>N</a>]清空佇列
			</center>";


if($choice)
	switch ($choice){

		case 'a':
		echo "
		<center>
		 <form method='post' action={$_SERVER['[PHP_SELF]']}>
		 請輸入數值:
		 <input name='add_queue' type='text'>
		 <input type='submit' name='submit' value='送出''>
     </form>
    </center>
		";
		break;

		case 'd':
		$queue=$_SESSION['queue'];      //取出
		$del=$queue[0];
		array_shift($queue);
		echo "<center> 刪除 {$del} </center>";
		$_SESSION['queue']=$queue;	      //存入
		break;

		case 'e':
		//$length = length($queue);
    echo "
    <center>目前佇列數目:{$length}</center>
		";
		break;

		case 'n':
		unset($_SESSION['queue']);
		session_destroy();
		break;

	}


if ($_POST['submit']=='送出'){
	//echo $_POST['add_queue'];
	$queue=array();      //先宣告陣列
	//print_r($queue)."<br>";
	//print_r($_SESSION['queue'])."<br>";
	
	$queue = $_SESSION['queue'];       //取出
	//array_push ($queue, $_POST['add_queue']);  //不知為什麼會出現錯誤,但是queue有值後就不會出現
	$queue[]=$_POST['add_queue'];     //加入陣列
	$_SESSION['queue']=$queue;      //存入
}


echo "<center>目前陣列"."<br>";
//print_r($queue);
//echo "here";
foreach ($_SESSION['queue'] as $value){
		echo $value."  ";
	}

function length ($arr){
	return count($arr);
}	
$queue=array();
$queue = $_SESSION['queue']; //取出
$queue[]=$_POST['add_queue']; //加入陣列

可以改寫為
$_SESSION['queue'][]=$_POST['add_queue'];

圖說演算法使用JavaScript(十二)

6-3古老的河內塔演算法

法國數學家Lucas在1883年介紹了一個十分經典的河內塔Tower of Hanoli智力遊戲,是典型使用遞迴式與堆疊觀念來解決問題的範例,內容是說在古印度神廟,廟中有三根木樁,天神希望和尚們把某些數量大小不同的圓盤,由第一個木樁全部移動到第三個木樁。

更精確來說,河內塔問題可以這樣形容:假設有A、B、C三個木樁和n個大小均不同的套環Disc,由小到大編號為1,2,3,…n,編號越大直徑越大。開始的時候,n個套環套進A木樁上,現在希望找到將A木樁上的套環藉著B木樁當中間橋樑,全部移到C木樁上最少次數的方法。不過在搬動時還必須遵守下列規則:

1.直徑較小的套環永遠置於直徑較大的套環上。
2.套還可任意弟由一個木樁移到其他的木樁上。
3.每一次僅能移動一個套環,而且只能從最上面的套環開始移動。

現在我們考慮n=1~3的狀況,以圖示方式為大家示範處理河內塔問題的步驟:

結論:移動了2@2-1=3次,盤子移動的次序為1,2,1(此處為盤子次序)
步驟:1->2,1->3,2->3(此處為木樁次序)

結論:移動了2@3-1=7次,盤子移動的次序為1,2,1,3,1,2,1(盤子次序)。
步驟為1->3,1->2,3->2,1->3,2->1,2->3,1->3(木樁次序)

當有4個盤子時,我們實際操作後(在此不作圖說明),盤子移動的次序為121312141214121,而移動木樁的順序為1->2,1->3,2->3,1->2,3->1,3->2,1->2,1->3,2->3,2->1,3->1,2->3,1->2,1->3,2->3,而移動次數為2@4-1=15。
當n不大時,各位可以逐步用圖示解決,但n的值較大時,那就十分傷腦筋了。

事實上,我們可以得到一個結論,例如當有n個盤子時,可將河內塔問題歸納成三個步驟:歸納成三個步驟:

1.將n-1個盤子,從木樁移動到木樁2。
2.將第n個最大盤子,從木樁1移動到木樁3。
3.將n-1個盤子,從木樁2移動到木樁3。

由上圖中,應該發現河內塔問題是非常適合以遞迴式與堆疊來解決。因為它滿足了遞迴的兩大特性1.有反覆執行的過程、2.有停止的出口。以下則以遞迴式來表示河內塔遞迴函數的演算法。

var hanoi=(n, p1, p2, p3)=>{
         if (n==1) //遞迴出口
                         process.stdout.write(‘套環從 ‘+p1+ ‘移到 ‘+p3+’\n’);
         else {
                         hanoi(n-1, p1, p3, p2);
                         process.stdout.write(‘套環從 ‘+p1+’ 移到 ‘+p3+’\n’);
                         hanoi(n-1, p2, p1, p3);
             }
}

JS          haoni.js

var hanoi=(n, p1, p2, p3)=> {
	if (n==1) //遞迴出口
		process.stdout.write('套環從'+p1+'移到 '+p3+'\n');
	else {
		hanoi(n-1, p1, p3, p2);
		process.stdout.write('套環從 '+p1+'移到' +p3+'\n');
		hanoi(n-1, p2, p1, p3);
	}
}
const prompt = require('prompt-sync')();
const j= parseInt(prompt('請輸入所移動套環數量:'));
hanoi(j,1,2,3);

PHP          haoni.php

$n=3;
echo "您所輸入的N是{$n}<br>";
haoni($n,1,2,3);

function haoni ($j, $p1, $p2, $p3){

	switch ($j){
		case 1;
		  	echo "套環從{$p1}移到{$p3}<br>";
		    break;
		default:
			haoni($j-1,$p1, $p3, $p2);
		  	echo "套環從{$p1}移到{$p3}<br>";
		  haoni($j-1,$p2, $p1, $p3);
	}

}