mirror of
https://github.com/krahets/hello-algo.git
synced 2026-08-16 05:30:59 +00:00
Add ru version (#1865)
* Add Russian docs site baseline * Add Russian localized codebase * Polish Russian code wording * Update ru code translation. * Update code translation and chapter covers. * Fix pythontutor extraction. * Add README and landing page. * placeholder of profiles * Use figures of English version * Remove chapter paperbook
This commit is contained in:
@@ -0,0 +1,97 @@
|
||||
# Задача о Ханойской башне
|
||||
|
||||
В задачах сортировки слиянием и построения двоичного дерева мы делили исходную задачу на две подзадачи, каждая из которых имела размер, равный примерно половине исходной задачи. Однако для задачи о Ханойской башне используется другая стратегия разбиения.
|
||||
|
||||
!!! question
|
||||
|
||||
Даны три стержня, обозначенные как `A` , `B` и `C` . В начальном состоянии на стержне `A` находятся $n$ дисков, расположенных сверху вниз в порядке от меньшего к большему. Нужно переместить эти $n$ дисков на стержень `C` , сохранив их исходный порядок (как показано на рисунке ниже). Во время перемещения дисков необходимо соблюдать следующие правила.
|
||||
|
||||
1. Диск можно снять только с вершины одного стержня и положить только на вершину другого стержня.
|
||||
2. За один раз можно перемещать только один диск.
|
||||
3. Меньший диск всегда должен лежать на большем.
|
||||
|
||||

|
||||
|
||||
**Обозначим задачу о Ханойской башне размера $i$ как $f(i)$** . Например, $f(3)$ означает задачу перемещения 3 дисков со стержня `A` на стержень `C` .
|
||||
|
||||
### Рассмотрим базовые случаи
|
||||
|
||||
Как показано на рисунке ниже, для задачи $f(1)$ , то есть когда имеется только один диск, достаточно просто переместить его напрямую со стержня `A` на стержень `C` .
|
||||
|
||||
=== "<1>"
|
||||

|
||||
|
||||
=== "<2>"
|
||||

|
||||
|
||||
Как показано на рисунке ниже, для задачи $f(2)$ , то есть когда есть два диска, **поскольку меньший диск все время должен лежать на большем, приходится использовать `B` как вспомогательный стержень**.
|
||||
|
||||
1. Сначала переместить верхний маленький диск с `A` на `B` .
|
||||
2. Затем переместить большой диск с `A` на `C` .
|
||||
3. Наконец, переместить маленький диск с `B` на `C` .
|
||||
|
||||
=== "<1>"
|
||||

|
||||
|
||||
=== "<2>"
|
||||

|
||||
|
||||
=== "<3>"
|
||||

|
||||
|
||||
=== "<4>"
|
||||

|
||||
|
||||
Процесс решения задачи $f(2)$ можно кратко описать так: **переместить два диска с `A` на `C` с помощью `B`** . Здесь `C` называется целевым стержнем, а `B` - буферным стержнем.
|
||||
|
||||
### Разбиение на подзадачи
|
||||
|
||||
Для задачи $f(3)$ , то есть когда имеется три диска, ситуация становится немного сложнее.
|
||||
|
||||
Поскольку решения $f(1)$ и $f(2)$ уже известны, можно подойти к задаче с точки зрения divide and conquer и **рассматривать два верхних диска на `A` как единое целое**, выполняя шаги, показанные на рисунке ниже. Так три диска успешно перемещаются с `A` на `C` .
|
||||
|
||||
1. Сделать `B` целевым стержнем, а `C` буферным, и переместить два диска с `A` на `B` .
|
||||
2. Переместить оставшийся один диск с `A` напрямую на `C` .
|
||||
3. Сделать `C` целевым стержнем, а `A` буферным, и переместить два диска с `B` на `C` .
|
||||
|
||||
=== "<1>"
|
||||

|
||||
|
||||
=== "<2>"
|
||||

|
||||
|
||||
=== "<3>"
|
||||

|
||||
|
||||
=== "<4>"
|
||||

|
||||
|
||||
По своей сути **мы разбиваем задачу $f(3)$ на две подзадачи $f(2)$ и одну подзадачу $f(1)$** . Если последовательно решить эти три подзадачи, исходная задача тоже будет решена. Это показывает, что подзадачи независимы и что их решения можно объединить.
|
||||
|
||||
Таким образом, можно сформулировать показанную на рисунке ниже стратегию divide and conquer для задачи о Ханойской башне: исходная задача $f(n)$ разбивается на две подзадачи $f(n-1)$ и одну подзадачу $f(1)$ , которые затем решаются в следующем порядке.
|
||||
|
||||
1. Переместить $n-1$ дисков с `A` на `B` с помощью `C` .
|
||||
2. Переместить оставшийся $1$ диск напрямую с `A` на `C` .
|
||||
3. Переместить $n-1$ дисков с `B` на `C` с помощью `A` .
|
||||
|
||||
Для двух подзадач $f(n-1)$ **можно применять тот же способ рекурсивного разбиения**, пока не будет достигнута наименьшая подзадача $f(1)$ . А решение для $f(1)$ уже известно и требует всего одного перемещения.
|
||||
|
||||

|
||||
|
||||
### Реализация кода
|
||||
|
||||
В коде мы объявляем рекурсивную функцию `dfs(i, src, buf, tar)` , которая перемещает $i$ верхних дисков со стержня `src` на целевой стержень `tar` с помощью буферного стержня `buf` :
|
||||
|
||||
```src
|
||||
[file]{hanota}-[class]{}-[func]{solve_hanota}
|
||||
```
|
||||
|
||||
Как показано на рисунке ниже, задача о Ханойской башне формирует дерево рекурсии высоты $n$ , в котором каждый узел представляет подзадачу и соответствует одному открытому вызову `dfs()` ; **поэтому временная сложность равна $O(2^n)$ , а пространственная сложность равна $O(n)$** .
|
||||
|
||||

|
||||
|
||||
!!! quote
|
||||
|
||||
Задача о Ханойской башне происходит из древней легенды. В одном из храмов древней Индии монахи имели три высоких алмазных стержня и $64$ золотых диска разного размера. Монахи непрерывно перекладывали диски и верили, что в тот момент, когда последний диск будет правильно перенесен, мир подойдет к концу.
|
||||
|
||||
Однако даже если бы монахи перемещали по одному диску в секунду, им понадобилось бы примерно $2^{64} \approx 1.84×10^{19}$ секунд, то есть около $585$ миллиардов лет, что намного превышает текущую оценку возраста Вселенной. Поэтому, если легенда и верна, нам, вероятно, пока не о чем беспокоиться.
|
||||
Reference in New Issue
Block a user