前端js算法(二)汉诺塔(和汉诺塔交互游戏)

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以下是在学习数据结构时,运用递归思想,内部调用自身,使用javascript写汉诺塔

js与其他编程语言的区别:

1.不需要调用外部文件,只要是支持JS的浏览器就能解析。

2.变量不需要申明,但要明确是整型还是字符串(字符的话要加双引号!)。

3.JS是逐句解析,不需要主函数,创建一个对象之后可以直接在后面调用使用。

汉诺塔的规则: 有三个柱子A,B,C。目的:把A柱上的盘子,从小到大放在C柱上

     //以下是写在js中的代码
//参数:n盘片数量, A为起始柱,C为目标柱,B为辅助柱
function move(n, a, b, c) {
    if (n === 1) {
        console.log(a + '-->' + c)
    } else {
        move(n - 1, a, c, b);
        move(1, a, b, c);
        move(n - 1, b, a, c)
    }
}
 
//将3个盘子从柱子A移动到柱子C。
move(3, 'A', 'B', 'C');

以下是输出结果

image.png

以下是一个可视化的交互汉诺塔游戏,如图:

image.png

<!DOCTYPE html>
<html>

<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <title>汉诺塔问题</title>
  <style>
    canvas {
      background-color: #f0f0f0;
    }
  </style>
</head>

<body>
  <canvas id="hanoiCanvas" width="600" height="400"></canvas>
  <br>
  <label for="numDisks">选择圆盘数量:</label>
  <select id="numDisks">
    <option value="1">1</option>
    <option value="2">2</option>
    <option value="3" selected>3</option>
    <option value="4">4</option>
    <option value="5">5</option>
    <option value="6">6</option>
    <option value="7">7</option>
    <option value="8">8</option>
  </select>
  <button onclick="startGame()">开始游戏</button>
  <br>
  汉诺塔移动圆盘的规则如下:
  <br>
  用鼠标拖动操作,把起始柱A上所有的圆盘都移动到C柱,
  <br>
  且在移动过程中始终保持圆盘从小到大排列,即大盘在下、小盘在上。
  <br>
  <button onclick="showHints()">提示</button>
  <br>
  <textarea id="hintsBox" rows="10" cols="30" readonly></textarea>

  <script>
    // 获取canvas元素并设置绘图上下文
    const canvas = document.getElementById('hanoiCanvas');
    const ctx = canvas.getContext('2d');

    // 设置初始参数
    const numDisks = 3; // 圆盘数量
    const towerWidth = 10;
    const towerHeight = 150;
    const diskHeight = 20;
    const diskIncrement = 20; // 圆盘宽度递增量
    let towers = [[], [], []]; // 三根柱子
    let draggingDisk = null; // 当前拖动的圆盘
    let draggingOffsetX = 0;
    let draggingOffsetY = 0;

    // 初始化游戏:接受一个参数:圆盘数量
    function initGame(numDisks) {
      towers = [[], [], []]; // 重置游戏状态
      // 初始化圆盘
      for (let i = 0; i < numDisks; i++) {
        towers[0].push({
          width: (numDisks - i) * diskIncrement + 60,
          height: diskHeight,
          color: `rgb(${Math.random() * 255}, ${Math.random() * 255}, ${Math.random() * 255})`
        });
      }
      draw();
    }

    // 添加startGame函数
    function startGame() {
      const selectedNumDisks = document.getElementById('numDisks').value;
      initGame(parseInt(selectedNumDisks, 10)); // 根据选择的圆盘数量开始游戏
    }

    // 绘制游戏状态
    function draw() {
      ctx.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height); // 清空画布

      // 绘制三根柱子
      for (let i = 0; i <= 2; i++) {
        ctx.fillStyle = 'black';
        ctx.fillRect(100 + 200 * i - towerWidth / 2, canvas.height - towerHeight, towerWidth, towerHeight);
      }

      // 绘制圆盘
      for (let i = 0; i < 3; i++) {
        const tower = towers[i];
        for (let j = 0; j < tower.length; j++) {
          const disk = tower[j];
          ctx.fillStyle = disk.color;
          ctx.beginPath();
          ctx.moveTo(100 + 200 * i - disk.width / 2 + 10, canvas.height - (j + 1) * diskHeight);
          ctx.arcTo(100 + 200 * i + disk.width / 2, canvas.height - (j + 1) * diskHeight, 100 + 200 * i + disk.width / 2, canvas.height - (j + 1) * diskHeight + disk.height, 10);
          ctx.arcTo(100 + 200 * i + disk.width / 2, canvas.height - (j + 1) * diskHeight + disk.height, 100 + 200 * i - disk.width / 2, canvas.height - (j + 1) * diskHeight + disk.height, 10);
          ctx.arcTo(100 + 200 * i - disk.width / 2, canvas.height - (j + 1) * diskHeight + disk.height, 100 + 200 * i - disk.width / 2, canvas.height - (j + 1) * diskHeight, 10);
          ctx.arcTo(100 + 200 * i - disk.width / 2, canvas.height - (j + 1) * diskHeight, 100 + 200 * i + disk.width / 2, canvas.height - (j + 1) * diskHeight, 10);
          ctx.closePath();
          ctx.fill();
        }
      }

      // 绘制柱子底部的字符
      const baseY = canvas.height - towerHeight; // 字符的基线位置
      ctx.font = '20px Arial'; // 设置字体大小和样式
      ctx.fillStyle = 'black'; // 设置字符颜色
      ctx.textAlign = 'center'; // 设置文本对齐方式为居中,便于定位

      // 绘制每个柱子底部的字符
      ctx.fillText('A', 100, baseY); // 第一根柱子
      ctx.fillText('B', 300, baseY); // 第二根柱子
      ctx.fillText('C', 500, baseY); // 第三根柱子

    }

    // 鼠标按下事件处理
    canvas.onmousedown = function (e) {
      const mousePos = getMousePos(canvas, e);
      for (let i = 2; i >= 0; i--) {
        const tower = towers[i];
        if (tower.length > 0) {
          const topDisk = tower[tower.length - 1];
          const centerX = 100 + 200 * i;
          const centerY = canvas.height - tower.length * diskHeight + diskHeight / 2;
          if (Math.abs(mousePos.x - centerX) <= topDisk.width / 2 && Math.abs(mousePos.y - centerY) <= diskHeight / 2) {
            draggingDisk = tower.pop();
            draggingOffsetX = centerX - mousePos.x;
            draggingOffsetY = centerY - mousePos.y;
            draw();
            return;
          }
        }
      }
    };

    // 鼠标移动事件处理
    canvas.onmousemove = function (e) {
      if (draggingDisk) {
        const mousePos = getMousePos(canvas, e);
        const centerX = mousePos.x + draggingOffsetX;
        const centerY = mousePos.y + draggingOffsetY;
        // 清空画布并重新绘制所有元素,包括被拖动的圆盘
        ctx.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);
        draw();
        // 绘制被拖动的圆盘
        ctx.fillStyle = draggingDisk.color;
        ctx.fillRect(centerX - draggingDisk.width / 2, centerY - diskHeight / 2, draggingDisk.width, diskHeight);
      }
    };

    // 鼠标释放事件处理
    canvas.onmouseup = function (e) {
      if (draggingDisk) {
        const mousePos = getMousePos(canvas, e);
        // 确定圆盘应该放置的柱子
        let targetTowerIndex = Math.floor(mousePos.x / 200);
        if (targetTowerIndex < 0) targetTowerIndex = 0;
        if (targetTowerIndex > 2) targetTowerIndex = 2;

        // 检查是否可以将圆盘放到目标柱子上
        if (canPlaceDiskOnTower(draggingDisk, towers[targetTowerIndex])) {
          towers[targetTowerIndex].push(draggingDisk);
        } else {
          // 如果不能放置,则将圆盘返回原柱子
          towers[Math.floor((draggingOffsetX + 100) / 200)].push(draggingDisk);
        }

        draggingDisk = null;
        draw();
        checkWin();
      }
    };

    // 检查圆盘是否可以放置到目标柱子上
    function canPlaceDiskOnTower(disk, tower) {
      if (tower.length === 0) {
        return true; // 目标柱子为空,则可以放置
      }
      const topDisk = tower[tower.length - 1];
      return disk.width < topDisk.width; // 只能放在更大的圆盘上
    }

    // 获取鼠标位置
    function getMousePos(canvas, evt) {
      const rect = canvas.getBoundingClientRect();
      return {
        x: evt.clientX - rect.left,
        y: evt.clientY - rect.top
      };
    }

    // 检查是否胜利
    function checkWin() {
      if (towers[0].length === 0 && towers[1].length === 0) {
        alert('恭喜你,成功解决汉诺塔问题!');
      }
    }

    // 生成汉诺塔的解决步骤
    //接收当前圆盘的数量n,源柱子source,目标柱子target,辅助柱子auxiliary,steps数组来存储所有的移动步骤,stepNumber步骤序号
    function generateHanoiSteps(n, source, target, auxiliary, steps, stepNumber) {
      if (n > 0) {
        // 将n-1个圆盘从源柱子移动到辅助柱子
        generateHanoiSteps(n - 1, source, auxiliary, target, steps, stepNumber);
        // 将第n个圆盘从源柱子移动到目标柱子,并添加步骤序号
        steps.push(stepNumber[0] + ". " + source + " → " + target);
        stepNumber[0] += 1; // 更新步骤序号
        // 将n-1个圆盘从辅助柱子移动到目标柱子
        generateHanoiSteps(n - 1, auxiliary, target, source, steps, stepNumber);
      }
    }

    // 修改 showHints 函数,初始化步骤序号并传递给 generateHanoiSteps
    function showHints() {
      const numDisks = document.getElementById('numDisks').value; // 获取圆盘数量
      let steps = [];
      let stepNumber = [1]; // 初始化步骤序号为1,并使用数组传递以便在递归调用中更新
      generateHanoiSteps(parseInt(numDisks, 10), 'A', 'C', 'B', steps, stepNumber);

      // 将步骤显示到多行文本框中
      document.getElementById('hintsBox').value = steps.join("\n");
    }

    // 启动游戏
    initGame(numDisks);
  </script>
</body>

</html>