Нерекурсивное решение. Стек в виде списка

Нерекурсивное решение. Стек в виде массива

Рекурсивное решение

void hanoi( short a, // № начальной площадки

short b, // № конечной площадки

short n){ // Число дисков

if (n == 1){ // Конец рекурсии

printf(" %2d %2d\n", a, b);

return;

}

hanoi(a, 6-a-b, n-1);

printf(" %2d %2d\n", a, b);

hanoi(6-a-b, b, n-1);

} // End hanoi

При каждом рекурсивном вызове процедуры hanoi транслятор помещает значения аргументов a, b, n в так называемый стек вызова, т.е. программисту не надо вручную записывать операции помещения в стек и извлечения из стека.

В нерекурсивном решении возможны 2 варианта реализации стека: в виде массива и в виде списка.

# define DEEP 20 // Максимальная глубина стека

void hanoi( short a, // Исходная площадка

short b, // Площадка - цель

short n){ // Число дисков

short stack[DEEP][3],

i, // Индикатор уровня стека

fl; // 0 – стек пуст. Конец вычислений

fl = 1;

i = -1;

while (fl){

if (n > 1){ // Заполнение стека

i++;

stack[ i ][0] = a;

stack[ i ][1] = b;

stack[ i ][2] = n;

/* Подготовить первое обращение */

b = 6-a-b;

n--;

} else {

if (i >= 0){// Стек не пуст

/* Печать вершины уровня 1 */

printf(" %2d %2d\n", a, b);

/* Извлечь данные из стека */

a = stack[ i ][0];

b = stack[ i ][1];

n = stack[ i ][2];

/* Печать "корня" */

printf(" %2d %2d\n", a, b);

/* Подготовить второе обращение */

a = 6-a-b;

n--;

/* Убрать вершину из стека */

i--;

} else { // Стек пуст

fl = 0;

}

}

} // End while

/* Печать последней вершины */

printf(" %2d %2d\n", a, b);

} // End hanoi

Причем:

- элемент стека – произвольная структура;

- операции над стеком позволяют организовать в программе произвольное число стеков.

Файл hanoi.c. Главная процедура и процедура решения "ханойской башни".

# include <stdio.h>

# include <stdlib.h>

# include <alloc.h>

# include "stek.h" // Заголовочный файл для операций над стеком

void main(void){

short n;

void hanoi(short, short, short); // Прототип функции hanoi

printf("\n\nЧисло дисков:");

scanf("%d", &n);

printf("\nПерестановки\n");

hanoi(1, 2, n);

}// End main

/* Ханойская башня */

void hanoi( short a, // Исходная площадка

short b, // Площадка - цель

short n){ // Число дисков

typedef struct { // Содержимое элемента стека. В стек не помещается

short a, b, n;

} Cont;

Cont *cont; // Указатель на содержимое. Помещается в стек

short fl = 1; // 0 – конец вычислений

void *ident; // Идентификатор стека

ident = init(); // Операция размещения стека

if (ident == NULL){ // Нет памяти под управляющие элементы стека

printf("\n\nНет памяти под стек \"Ханой\"\n\n");

exit(0); // Выход из программы. Это обработка ошибки

}

while (fl){

if (n > 1){ // Помещение в стек

cont=(Cont*)malloc(sizeof (Cont));// Размещение содержимого

if (cont == NULL){ // Нет памяти под содержимое элемента

printf("\n\nНет памяти под элемент стека \"Ханой\"\n\n");

exit(0);// Тоже обработка ошибки

}

/* Заполнение содержимого элемента стека */

cont->a = a; cont->b = b; cont->n = n;

if (push(ident, cont)){ //Поместить указатель на элемент в стек

printf("\n\nНет памяти под стек \"Ханой\"\n\n");

exit(0); // Обработка ошибки

}

/* Опуститься на 1 уровень */

b = 6-a-b; // Подготовка следующего содержимого элемента

n--;

} else { // Печать переноса диска и извлечение из стека

printf(" %2d %2d\n", a, b);

cont = top(ident); // Получить указатель на элемент "вершины"

if (cont == NULL){ // Стек пуст

fl = 0;

} else { // Извлечение содержимого и печать переноса диска

a = cont->a; b = cont->b; n = cont->n;

printf(" %2d %2d\n", a, b);

/* Опуститься на 1 уровень */

a = 6-a-b; // Подготовка следующего элемента

n--;

free(cont);// Освободить память "верхнего" элемента

/* Извлечь "вершину" стека. Освободить память

if (pop(ident)){ // Ошибка при извлечении

printf("\n\nОшибка при извлечении из стека

\"Ханой\"\n\n");

exit(0); // Обработка ошибки

}

}

}

} // End while

finish(ident); // Освободить память из под стека

} // End hanoi

Файлы stek.h и stek.c. Операции над стеком.

/* stek.h */

/* Типы данных */

typedef struct stek{ // Стек указателей на элементы

struct stek *prev; // Указатель на предыдущий элемент стека

void *cont; // Указатель на содержимое элемента

} Stek;

typedef struct { // Управляющие переменные

Stek *tek, // Указатель на текущий элемент стека

*prev; // Указатель на предыдущий элемент стека

} Ctrl;

/* Прототипы функций */

void * init(void); // Разместить и инициализировать управляющие

// переменные

short push(Ctrl *ident, void *cont) // Поместить в стек указатель на элемент

void * top(Ctrl *ident); // Прочесть информацию "вершины" стека

short pop(Ctrl *ident); // Удалить "вершину" стека

void finish(Ctrl *ident); // Очистить стек и освободить память под

// управляющие переменные

/* stek.c */

# include <alloc.h>

# include "stek.h"

/* Инициализация стека */

void* init(void){

Ctrl *ident;

ident = malloc(sizeof (Ctrl)); // Размещение управляющих переменных

if (ident!= NULL){ // Проверка выделения памяти

ident->prev = ident->tek = NULL;

}

return ident;

} // End init

/* Поместить указатель на элемент в стек */

short push(Ctrl *ident, void *cont){

ident->tek = (Stek *)malloc(sizeof (Stek));// Выделение памяти под указатель

if (ident->tek == NULL){ // Проверка выделения памяти

return 1;

} else { // Включение элемента в список

ident->tek->prev = ident->prev; ident->tek->cont = cont; ident->prev = ident->tek;

return 0;

}

} // End push

/* Прочесть "вершину" стека */

void *top(Ctrl *ident){

if (ident->tek == NULL){ // Стек пуст. Ошибка!

return NULL;

} else { // Возврат указателя на содержимое элемента

return ident->tek->cont;

}

} // End top

/* Удалить "вершину" стека */

short pop(Ctrl *ident){

if (ident->tek == NULL){ // Стек пуст. Ошибка!

return 1;

} else {

ident->prev = ident->tek->prev; free(ident->tek); ident->tek = ident->prev;

return 0;

}

} // End pop

/* Освободить память под стек и управляющие переменные */

void finish(Ctrl *ident){

if (ident!= NULL){

while (ident->tek!= NULL){ //

ident->prev = ident->tek->prev; free(ident->tek); ident->tek = ident->prev;

}

free(ident);

}

} // End finish

Дата добавления: 2014-12-27