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汉诺塔系列-1

用1,2,...,n表示n个盘子,称为1号盘,2号盘,...。号数大盘子就大。经典的汉诺塔问 

题经常作为一个递归的经典例题存在。可能有人并不知道汉诺塔问题的典故。汉诺塔来源于 

印度传说的一个故事,上帝创造世界时作了三根金刚石柱子,在一根柱子上从下往上按大小 

顺序摞着64片黄金圆盘。上帝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,在三根柱子之间一回只能移动一个圆盘。我们 

知道最少需要移动2^64-1次.在移动过程中发现,有的圆盘移动次数多,有的少 。 告之盘 

子总数和盘号,计算该盘子的移动次数.

Input

包含多组数据,首先输入T,表示有T组数据.每个数据一行,是盘子的数目N(1<=N<=60)和盘 

号k(1<=k<=N)。 

Output

对于每组数据,输出一个数,到达目标时k号盘需要的最少移动数。 

Sample Input

2
60 1
3 1
           

Sample Output

576460752303423488
4
           

思想

汉诺塔问题源于印度神话 

那么好多人会问64个圆盘移动到底会花多少时间?那么古代印度距离现在已经很远,这64个圆盘还没移动完么?我们来通过计算来看看要完成这个任务到底要多少时间? 

我们首先利用数学上的数列知识来看看F(n=1)=1,F(n=2)=3,F(n=3)=7,F(n=4)=15……F(n)=2F(n-1)+1; 

我们使用数学归纳法可以得出通项式:F(n)=2^n-1。当n为64时F(n=64)=18446744073709551615。 

我们假设移动一次圆盘为一秒,那么一年为31536000秒。那么18446744073709551615/31536000约等于584942417355天,换算成年为5845.54亿年。 

目前太阳寿命约为50亿年,太阳的完整寿命大约100亿年。所以我们整个人类文明都等不到移动完整圆盘的那一天。

特别要注意大盘子不能放在小盘子的上面

///就像三个盘子一样, 如果想要将第三个盘子移到C柱子只需要一步, 但是前提是将上边2个盘子通过C柱子移到B柱, 而这一过程中移动第二盘子时会在第三个盘子的基础上移动次数多1倍, 同理, 第一个盘子也会比第二个盘子移动次数多1倍。所以当有n个盘时,第n-1个盘子的移动次数总是第n个盘移动次数多1倍,即cishu(n-1) = 2*cishu(n).

先用一个数组记录60个盘子的每号盘子的移动次数,a[1]记录的是最后放的盘子。

这样求第k个盘子就是求a[n-k+1]

package rjmgc;

import java.math.BigInteger;

import java.util.Scanner;

public class H___ {

    public static void main(String[] args) {

        // TODO Auto-generated method stub

        Scanner sc=new Scanner(System.in);

        int T=sc.nextInt();

        BigInteger a[]=new BigInteger[65];

        a[1]=new BigInteger("1");

        for(int i=2;i<=60;i++){

            a[i]=a[i-1].multiply(new BigInteger("2"));

        }

        while(T>0){

            int N=sc.nextInt();

            int k=sc.nextInt();

            System.out.println(a[N-k+1]);

            T--;

        }

    }

}