問題24-4 (boojam さん)  

 【ハノイの塔】

大きさの異なる8枚の円盤と垂直に立った3本の棒、A、B、Cがある。各円盤の中心には棒の太さと同じ大きさの穴が
空いていて、それぞれの棒に突き刺すようにして積みあげることができるようになっている。

最初、8枚の円盤は、一番大きい円盤が一番下、一番小さな円盤が一番上になるように、大きさの順に棒Aに積まれている。

この時、すべての円盤を棒Aから棒Bに移すことを考える。ただし、円盤の移動は、次の規則にしたがうこと。
        規則1 円盤は1度に1枚ずつしか移動できない。
        規則2 大きな円盤は小さな円盤の上には積むことができない。
        規則3 円盤は任意の棒から棒へ移動できるだけで、その他の場所には移動できない。

《問題4》
  大きさが異なる8枚の円盤に、同じ大きさのものを1枚ずつ加える。つまり、同じ大きさの円盤が2枚ずつ計16枚ある。
  この16枚の円盤が、大きさの順に棒Aに積まれている。

  最初に示した3つの移動規則を使って、棒Aに大きさの順に積まれたすべての円盤を棒Bに移すことを考える。
  なお、円盤の移動は1枚ずつ。同じ大きさの円盤は重ねることができる。
  この時、大きさが同じ円盤の積まれ方の順序を区別しなくても良いとすれば、最低でも何回の円盤の移動が必要か?

《詳細解答4》 510回。

基本的に、《問題1》と同じ。まず、(n−1)の2倍の数の円盤を棒Cに移す。残りの2枚を棒Bに移した後、棒Cにあるすべての円盤を
棒Bに移せば良い。この手順は、一番下にある円盤を動かすための最少手順をとっているので、結果として順序を保存しないで移動
するための最少手順であることが判る。

ここで、n種類の円盤(計n×2枚)を移す最少手順数を A4(n) と表わせば、以下のようになる。

A4(1) = 2
A4(n) = A4(n-1) + 2 + A4(n-1)
= 2 * A4(n-1) + 2 [n > 1]

∴ A4(n) = 2^(n+1) - 2 [n > 0]
= 2 * (2^n - 1)
= 2 * A1(n)

解き方は省略。