汉诺塔:python-turtle递归可视化

1 说明

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1.1 汉诺塔：(又称河内塔)问题是源于印度一个古老传说的益智玩具。

1.2 大梵天创造世界的时候做了三根金刚石柱子，在一根柱子上从下往上按照大小顺序摞着64片黄金圆盘。大梵天命令婆罗门把圆盘从下面开始按大小顺序重新摆放在另一根柱子上。并且规定，在小圆盘上不能放大圆盘，在三根柱子之间一次只能移动一个圆盘。

1.3 用python3.8的turtle来实现递归可视化。

2 效果图

3 感谢

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3.1 代码来源

https://blog.csdn.net/beerbread134/article/details/69226991?utm_medium=distribute.pc_relevant_download.none-task-blog-baidujs-2.nonecase&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant_download.none-task-blog-baidujs-2.nonecase

3.2 对源代码进行修改，增加，注释，改进；顺带复习python和turtle的相关知识。

4 代码讲解HanoiTower.py

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4.1 第1和第2步

#第1步：导入模块
import turtle

#第2步：初始化汉诺塔的层数
n=int(input("请输入汉诺塔的层数并回车:\n"))

4.2 第3步：堆砌stack类的设置

#第3步：堆砌stack功能函数：python类的复习
class Stack:
    #初始化
    def __init__(self):
        self.items = []
    #柱子空的函数
    def isEmpty(self):
        return len(self.items) == 0
    #往外推push
    def push(self, item):
        self.items.append(item)
    #跳跃
    def pop(self):
        return self.items.pop()
    #往上放
    def peek(self):
        if not self.isEmpty():
            return self.items[len(self.items) - 1]
    #大小
    def size(self):
        return len(self.items)

4.3 第4步：画3根固定的柱子

#第4步：画出汉诺塔的柱子：poles
def drawpole_bar():
    t = turtle.Turtle()
    t.hideturtle()
    #柱子的颜色
    t.color('red')
    def drawpole_bar(k):
        t.up()
        t.pensize(10)
        t.speed(100)
        t.goto(400*(k-1), 100)
        t.down()
        t.goto(400*(k-1), -100)
        t.goto(400*(k-1)-20, -100)
        t.goto(400*(k-1)+20, -100)

    drawpole_bar(0)#画出汉诺塔的poles[0]
    drawpole_bar(1)#画出汉诺塔的poles[1]
    drawpole_bar(2)#画出汉诺塔的poles[2]

4.4 画盘子，即层数有关的

#第5步：画盘子disk==plates
#汉诺塔的层数
def creat_plates(n):#制造n个盘子
    plates=[turtle.Turtle() for i in range(n)]
    for i in range(n):
        plates[i].up()
        #盘子的颜色设置
        plates[i].color("green")
        plates[i].hideturtle()
        plates[i].shape("square")
        plates[i].shapesize(1,8-i)
        plates[i].goto(-400,-90+20*i)
        plates[i].showturtle()
    return plates

4.5 第6和第7步，堆砌和移动的函数

#第6步：#制造poles的堆砌stack的栈
def pole_stack():
    #调用stack这个大类
    poles=[Stack() for i in range(3)]
    return poles

#第7步：#把poles[fp]顶端的盘子plates[mov]从poles[fp]移到poles[tp]
def moveDisk(plates,poles,fp,tp):
    mov=poles[fp].peek()
    plates[mov].goto((fp-1)*400,150)
    plates[mov].goto((tp-1)*400,150)
    l=poles[tp].size()#确定移动到底部的高度（恰好放在原来最上面的盘子上面）
    plates[mov].goto((tp-1)*400,-90+20*l)

4.6 递归实现

#第8步：#递归放盘子
def moveTower(plates,poles,height,fromPole, toPole, withPole):
    if height >= 1:
        moveTower(plates,poles,height-1,fromPole,withPole,toPole)
        moveDisk(plates,poles,fromPole,toPole)
        poles[toPole].push(poles[fromPole].pop())
        moveTower(plates,poles,height-1,withPole,toPole,fromPole)

4.7

#第9步：turtle窗口的设置和函数调用
#实例化
myscreen=turtle.Screen()

#窗口标题名
#myscreen.title('汉诺塔层数:{:.1f}'.format(n)) #浮点数
myscreen.title('汉诺塔层数:%d'%(n)) #整数

#背景颜色设置              
myscreen.bgcolor('lightblue')
#调用本地函数画柱子
drawpole_bar()
#调用本地函数画盘子
plates=creat_plates(n)
#调用本地函数，堆砌盘子
poles=pole_stack()
#4次
for i in range(n):
    poles[0].push(i)
#调用本地函数移动盘子
moveTower(plates,poles,n,0,2,1)
#点击窗口的关闭符号，进行关闭
myscreen.exitonclick()

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