P4285 [SHOI2008]汉诺塔 题解 (乱搞)

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P4285 [SHOI2008]汉诺塔

解题思路

提供一种打表新思路

先来证明一个其他题解都没有证明的结论:(ans[i])是可由(ans[i-1])线性递推的。

(ans[i])表示(i)个盘子全部移走的步数)

感谢keytoyzi神仙的神仙思路


首先,在最初两层移动的时候,遵循的移动顺序规则是题中所给的顺序

(n)个盘子都在(A)柱的时候,我们是怎么做的呢?

先把前(n-1)个盘子按照遵循初始顺序规则的方法移动到(B)(C)

再对第(n)个盘子进行操作;

再进行某些操作(后文会展开);

最后所有盘子移动到(B)或者(C)

这等价于:

每一层对应一个新规则,把前(n-1)层盘子看做一层,那就相当于按照这个新的规则移动一个两层的东西。

这个新规则是啥意思呢?光说理论太难以理解,上图:


解释一下:(n-1)代表前(n-1)个盘子,这些盘子根据初始规则可能移动到(B)或者(C),而把他们看做一个整体后,相当于上图的遵循初始规则的移动方式,而这种新的移动方式,就是一个新的规则。


再来两张状态转移的图:

(单箭头表示这一步操作优先级高于另一侧)

解释一下这张图。

刚开始对于(n)个盘子形成的新规则

(AB>AC)(BC>BA)(CA>CB)

根据这个规则进行第(n+1)层的操作:(以(A o C)为例)

先把(A)上的前(n)个盘子扔到(B)上;((A(n))

再把(A)最底下的第(n+1)个盘子扔到(C)上;((1)

再把扔到(B)上的前(n)个盘子扔到(C)上。((B(n))

故总步骤数为(A(n)+1+B(n))

同理,那么这就给出了一组递推关系。

易得,如果(n)满足左图,则(n+1)满足右图;

如果(n)满足右图,则(n+1)满足左图。

也就是说,这两张图中的状态可以互相转换。

又,(ABC)是等价的,故这张图对应了一种可能的答案(答案(1))。

这张图更复杂一些,不过实质和刚刚的相同。

(A o B)为例。

先把(A)上的前(n)个盘子扔到(B)上;((A(n))

再把(A)最底下的第(n+1)个盘子扔到(C)上;((1)

再把(A)上的这n个盘子扔回(A)上;((B(n))

再把(C)上的第n+1个盘子扔到(B)上;((1)

再把(A)上的那(n)个盘子扔回(B)上。((B(n))

故总步骤数为(A(n)+1+B(n)+1+B(n))

同理易得,如果n满足左图,则n+1满足右图;

如果(n)满足右图,则(n+1)满足左图。

也就是说,这两张图中的状态还是可以互相转换。

而在这张图上,(AB)是等价的,(C)是另一种情况,故这张状态图对应了两种可能的答案:

(AB)对应的状态为初始(A)柱(答案(2)

(C)对应的状态为初始(A)柱(答案(3))。


好,那么现在对应这三种情况做一种简单的分析。

对于第一种答案:

(ABC)等价,故(A(n)=B(n)=C(n)=ans_1[n])

由图中的递推公式,(ans_1[n+1]=ans_1[n]*2+1)

对于第二种答案:

(AB)等价,(A(n)=B(n)=ans_2[n])

(ans_2[n+1]=ans_2[n]*3+2)

对于第三种答案:

(AB)等价,(A(n)=B(n)=ans_2[n])

(ans_3[n+1]=ans_2[n]+ans_3[n]+1)

这是一个线性表达式。

证毕。


所以,我们只需要知道移动一个盘子、两个盘子、三个盘子的情况,即可知道递推公式进而求解。

手动模拟打表,容易得到以下结果:

(ans[i])表示i个盘子全部移走的步数)

一个盘子:

(ans[1]=1)

两个盘子:

((1)AB>AC)

(BC>BA)(ans[2]=3)
(BC<BA)(ans[2]=5)

((2)AB<AC)

这里可以看做把(BC)柱子换了个位置

(ans[2]=3):原(BC>BA),把(BC)换了个位置后变成(CB>CA)
(ans[2]=5):原(BC<BA),同理变成(CB<CA)

三个盘子:

((1)AB>AC)

(BC>BA)
((i)CB>CA)(ans[3]=9)
((ii)CB<CA)(ans[3]=7)

(BA>BC)

(ans[3]=17)

((2)AB<AC)

同理,不再赘述


下附递推AC代码:

#include<stdio.h>
char a[4];
int seq[3][3];
long long ans[40];
int main(){
	int i,n;
	scanf("%d",&n);
	for(i=0;i<6;i++){
		scanf("%s",a);
		seq[a[0]-'A'][a[1]-'A']=6-i;
	}
	if(seq[0][1]>seq[0][2]){//AB>AC
		if(seq[1][2]<seq[1][0]){//BC<BA
			ans[2]=5;ans[3]=17;
		}else{
			if(seq[2][0]>seq[2][1]){//CA>CB
				ans[2]=3;ans[3]=7;
			}else{
				ans[2]=3;ans[3]=9;
			}
		}
	}else{//AB<AC 
		if(seq[2][1]<seq[2][0]){//CB<CA
			ans[2]=5;ans[3]=17;
		}else{
			if(seq[1][0]>seq[1][2]){//BA>BC
				ans[2]=3;ans[3]=7;
			}else{
				ans[2]=3;ans[3]=9;
			}
		}
	}
	ans[1]=1;
	int b=(ans[2]*ans[2]-ans[1]*ans[3])/(ans[2]-ans[1]);
	int k=(ans[2]-b)/cnt1;
	for(i=4;i<=n;i++)ans[i]=ans[i-1]*k+b;
	printf("%lld",ans[n]);
	return 0;
}


其实,这已经没有必要写成递推形式了。我们在讨论三种答案的时候,其实已经可以手算算出三种情况的O(1)表达式了。

来一发最短AC代码

#include<stdio.h>
#include<math.h>
typedef long long ll;
char a[4];
int s[9],p,n,i=6;
ll f(int x){
	if(x==1)return (ll)2*pow(3,n-1)-1;
	if(x)return (ll)pow(2,n)-1;
	return (ll)pow(3,n-1);
}
int main(){
	scanf("%d",&n);
	while(i--)scanf("%s",a),s[(a[0]-'A')*3+a[1]-'A']=i;
	if(s[1]>s[2]){
		if(s[5]<s[3])p=1;
		else if(s[6]>s[7])p=2;
	}else if(s[7]<s[6])p=1;
	else if(s[3]>s[5])p=2;
	printf("%lld",f(p));
	return 0;
}

原文地址:https://www.cnblogs.com/Potassium/p/10123538.html