Lösung Türme von Hanoi

Zuletzt geändert von akukin am 2023/11/24 09:36

Für die Lösung der Aufgabe beginnt man mit kleinen n und betrachtet dann immer eine Scheibe mehr.
Es bietet sich z. B. an, mit N(n) die Anzahl der optimalerweise benötigten Züge für eine Pyramide der Höhe n zu bezeichnen.

N(1)=1: triviales Problem
N(2)=3: Die kleine Scheibe wird auf 2 gelegt, die große auf 3 und dann die kleine auf 3.
N(3)=7: 1→3; 1→2; 3→2; 1→3; 2→1; 2→3; 1→3
N(4)=15: 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

Nach einigen n sieht man:

  • Für einen Turm mit n Etagen wird zunächst analog vorgegangen wie für n-1 Etagen, mit dem Unterschied, dass der Turm abzüglich der untersten Etage auf Stab 2 verschoben wird und nicht auf Stab 3. Hierfür benötigt man so viele Züge wie für den Fall n-1.
  • Im Anschluss wird die unterste Scheibe von 1 nach 3 bewegt, was einen weiteren Zug benötigt.
  • Zuletzt wird der zuvor nach 2 verschobene Turm der Höhe n-1 auf die Scheibe auf Stab 3 verschoben. Hierfür benötigt man abermals so viele Züge wie für den Fall n-1

Es gilt also offenbar N(1)=1 und N(n)=2⋅N(n-1)+1

12345678910
1371531631272555111023

Man sieht:  N(n) = 2^n – 1