G検定(ジェネラリスト検定) 人工知能とその動向 練習問題 第24問: 3本の棒と、大きさの異なる5枚の円盤を使うハノイの塔を考える。はじめに5枚の円盤は、下から大きい順に1本の棒に積まれている。1回に1枚の円盤を動かし、小さい円盤
人工知能とその動向
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第24問
3本の棒と、大きさの異なる5枚の円盤を使うハノイの塔を考える。はじめに5枚の円盤は、下から大きい順に1本の棒に積まれている。1回に1枚の円盤を動かし、小さい円盤の上に大きい円盤を置いてはならないという規則で、5枚を別の棒へ移すのに必要な最小の手数として、最も適切なものはどれか。
解答と解説を先に見る
先に見ると、この問題は今回は育ちません。
正解: 1. 31手
肢1が正解です。n枚の最小手数をh(n)とすると、いちばん大きい円盤を動かす前に上のn−1枚を別の棒へ移し(h(n−1)手)、いちばん大きい円盤を1手で移し、その上へn−1枚を移し直す(h(n−1)手)ので、h(n) = 2h(n−1) + 1、h(1) = 1 です。
Wolfram MathWorldの「Tower of Hanoi」の項は、これを解いた式を示しています。
h(n) = 2^n − 1
h(5) = 2^5 − 1 = 32 − 1
= 31
肢2の15は4枚のときの値(2^4 − 1)、肢3の25は5の2乗、肢4の32は最後の −1 を忘れた 2^5 です。円盤が1枚増えるごとに手数はほぼ倍になり、枚数に対して指数的に増えます。
関連キーワード: ハノイの塔・探索木・探索・推論
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