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三色棋解法的C語言實現

三色旗的問題最早由E.W.Dijkstra所提出,他所使用的用語為Dutch Nation Flag(Dijkstra為荷蘭人),而多數的作者則使用Three-Color Flag來稱之。

假設有一條繩子,上面有紅、白、藍三種顏色的旗子,起初繩子上的旗子顏色並沒有順序,您希望將之分類,並排列為藍、白、紅的順序,要如何移動次數才會最少,注意您只能在繩子上進行這個動作,而且一次只能調換兩個旗子。

解法

在一條繩子上移動,在程式中也就意味只能使用一個陣列,而不使用其它的陣列來作輔助,問題的解法很簡單,您可以自己想像一下在移動旗子,從繩子開頭進行,遇到藍色往前移,遇到白色留在中間,遇到紅色往後移,如下所示:



 

只是要讓移動次數最少的話,就要有些技巧:

  1. 如果圖中W所在的位置為白色,則W+1,表示未處理的部份移至至白色群組。
  2. 如果W部份為藍色,則B與W的元素對調,而B與W必須各+1,表示兩個群組都多了一個元素。
  3. 如果W所在的位置是紅色,則將W與R交換,但R要減1,表示未處理的部份減1。


注意B、W、R並不是三色旗的個數,它們只是一個移動的指標;什麼時候移動結束呢?一開始時未處理的R指標會是等於旗子的總數,當R的索引數減至少於W的索引數時,表示接下來的旗子就都是紅色了,此時就可以結束移動,如下所示:


C語言實現
 

#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h> 
#include <string.h> 

#define BLUE 'b' 
#define WHITE 'w' 
#define RED 'r' 

#define SWAP(x, y) { char temp; \
                     temp = color[x]; \
                     color[x] = color[y]; \
                     color[y] = temp; }

int main() {
    char color[] = {'r', 'w', 'b', 'w', 'w', 
                    'b', 'r', 'b', 'w', 'r', '\0'}; 

    int wFlag = 0;
    int bFlag = 0;
    int rFlag = strlen(color) - 1;
    int i; 

    for(i = 0; i < strlen(color); i++) 
        printf("%c ", color[i]); 
    printf("\n"); 

    while(wFlag <= rFlag) {
        if(color[wFlag] == WHITE)
            wFlag++;
        else if(color[wFlag] == BLUE) {
            SWAP(bFlag, wFlag);
            bFlag++; wFlag++;
        } 
        else { 
            while(wFlag < rFlag && color[rFlag] == RED)
              rFlag--;
            SWAP(rFlag, wFlag);
            rFlag--;
        } 
    } 

    for(i = 0; i < strlen(color); i++) 
        printf("%c ", color[i]); 
    printf("\n"); 

    return 0; 
}