基于Qt实现的算法可视化（汉诺塔）

内容导读

互联网集市收集整理的这篇技术教程文章主要介绍了基于Qt实现的算法可视化（汉诺塔），小编现在分享给大家，供广大互联网技能从业者学习和参考。文章包含9081字，纯文字阅读大概需要13分钟。

内容图文

接上篇基于Qt实现的算法可视化（棋盘覆盖、汉诺塔、旅行商），本篇主要给出汉诺塔问题的具体实现。

本篇给出汉诺塔移动的动态实现。虽然Qt有动画类，但是无奈太菜了，短时间内根本学不会，于是通过绘画类，即在短时间内不断重绘矩形，以此来实现动态的移动效果。另外，汉诺塔是一个递归问题，如果边递归边绘制，会出现绘制速度与递归速度不匹配的情况，从而让计数器发生混乱。所以最终思路与棋盘覆盖问题相近，即初始将汉诺塔问题中每一步的移动状态记录下来，然后再一步步动态实现这些移动。具体见代码注释。

头文件：

#ifndef HANOI_H
#define HANOI_H

#include <QWidget>
#include <QPushButton>
#include <QPixmap>
#include <QTimer>
#include <QPainter>
#include <QLineEdit>
#include <QLabel>
#include <stack>

class hanoi : public QWidget
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit hanoi(QWidget *parent = 0);

    void return_main(); //返回主界面

    void setInit();     //生成汉诺塔上盘子

    void setpath(int n, int a, int b, int c);     //生成汉诺塔移动路径

    //汉诺塔的移动通过短时间内不断重绘图像来实现
    void hanioMove();       //汉诺塔的移动
    void recMove_up();      //矩形向上移动
    void recMove_hor();     //矩形水平移动
    void recMove_down();    //矩形向下移动

protected:
    void paintEvent(QPaintEvent *ev);   //绘图事件，用于汉诺塔的移动

signals:
    void return_sign();     //返回主界面的信号

public slots:

private:
    //b1为“返回主界面”按钮，b2为“开始移动”按钮，b3为“确定”按钮
    QPushButton b1, b2, b3;

    QPixmap *pix;           //汉诺塔图像
    QLineEdit lineEdit;     //行文本编辑器，用来读取k值
    QLabel label;           //用于显示行文本编辑器的输入提示

    QTimer timer1, timer2, timer3;      //矩形平移计时器

    int num;                            //汉诺塔初始柱子上的盘子数
    int x[10], y[10], w[10], h[10];     //每个盘子的横纵坐标和盘子的长度、高度

    int moveNum, nowMove;           //汉诺塔问题总的移动次数和当前移动
    int path[100][2];               //汉诺塔问题移动路径，path[i][0]为起始柱，path[i][1]为目标柱
    int id, st, des;                //当前移动的盘子、起始柱子、目标柱子

    std::stack<int> pillar[3];      //三根柱子的当前状态

    bool moveFlag;                  //记录输入数据的正确性
};

#endif // HANOI_H

cpp文件：

#include "hanoi.h"
#include <QPen>
#include <QBrush>
#include <QDebug>
#include <QString>
#include <QtGlobal>
#include <QMessageBox>
#include <QFont>

hanoi::hanoi(QWidget *parent) : QWidget(parent), moveFlag(false)
{
    //窗口设置
    setWindowTitle("汉诺塔问题");
    resize(1000, 650);

    //按钮设置
    b1.setParent(this); b2.setParent(this); b3.setParent(this);                 //设置父类
    b1.setText("返回主界面"); b2.setText("开始移动"); b3.setText("确定");       //设置按钮内容
    b1.move(725, 425); b2.move(725, 325); b3.move(830, 224);                    //设置按钮位置
    b1.show(); b2.show(); b3.show();                                            //设置按钮显示在父类窗口
    b1.resize(150, 40); b2.resize(150, 40); b3.resize(50, 27);                  //设置按钮大小
    //设置按钮样式
    b1.setStyleSheet("border:2px groove gray;border-radius:10px;padding:2px 4px;font:15px;");
    b2.setStyleSheet("border:2px groove gray;border-radius:10px;padding:2px 4px;font:15px;");
    b3.setStyleSheet("border:2px groove gray;border-radius:10px;padding:2px 4px;font:15px;");

    //绘制初始背景
    pix=new QPixmap(500, 500);
    QPainter p(pix);
    pix->fill(Qt::white);                   //背景填充
    p.setPen(QPen(Qt::white));
    p.setBrush(QBrush(Qt::black));
    p.drawRect(0, 400, 500, 100);           //画底座
    QPen pen(Qt::black); pen.setWidth(3);
    p.setPen(pen);
    for(int i=0; i<3; i++)                  //画线
        p.drawLine(100+i*150, 100, 100+i*150, 400);

    //输入提示界面的设置
    label.setParent(this);                          //设置父类
    label.setText("请输入一个1到6的整数：");        //设置提示内容
    label.move(720, 125);                           //设置提示位置
    label.resize(300, 100);                         //设置提示大小
    label.setStyleSheet("font:15px;");              //设置提示界面样式
    label.show();                                   //设置提示界面显示在父类窗口

    //行文本编辑器的设置
    lineEdit.setParent(this);   //设置父类
    lineEdit.move(725, 225);    //设置编辑器位置
    lineEdit.resize(100, 25);   //设置编辑器大小
    lineEdit.setStyleSheet("border:2px groove gray;border-radius:10px;padding:2px 4px;");   //设置行文本编辑器样式
    lineEdit.show();            //设置编辑器显示在父类窗口

    //连接信号和槽函数
    connect(&b1, &QPushButton::clicked, [=]()
    {
        //绘制初始背景
        delete(pix);
        pix=new QPixmap(500, 500);
        QPainter p(pix);
        pix->fill(Qt::white);               //背景填充
        p.setPen(QPen(Qt::white));
        p.setBrush(QBrush(Qt::black));
        p.drawRect(0, 400, 500, 100);       //画底座
        QPen pen(Qt::black); pen.setWidth(3);
        p.setPen(pen);
        for(int i=0; i<3; i++)              //画线
            p.drawLine(100+i*150, 100, 100+i*150, 400);

        timer1.stop(); timer2.stop(); timer3.stop();    //计时器停止
        lineEdit.clear();                               //文本编辑器清空
        return_main();                                  //返回主界面
    });
    connect(&b2, &QPushButton::clicked, this, &hanoi::setInit);    //对于直接点击移动的特殊处理
    connect(&b2, &QPushButton::clicked, this, &hanoi::hanioMove);  //汉诺塔移动
    connect(&b3, &QPushButton::clicked, this, &hanoi::setInit);    //生成汉诺塔上盘子
    connect(&timer1, &QTimer::timeout, this, &hanoi::recMove_up);  //连接timer1与向上移动
    connect(&timer2, &QTimer::timeout, this, &hanoi::recMove_hor); //连接timer2与水平移动
    connect(&timer3, &QTimer::timeout, this, &hanoi::recMove_down);//连接timer3与向下移动
}

//返回主界面的槽函数
void hanoi::return_main() {emit return_sign();}

//绘图事件
void hanoi::paintEvent(QPaintEvent *ev)
{
    QPainter p(this);
    p.drawPixmap(100, 50, *pix);    //在（100,50）的位置绘制图像
    QWidget::paintEvent(ev);
}

//生成汉诺塔上盘子
void hanoi::setInit()
{
    //获取汉诺塔的盘子数
    QString Q = lineEdit.text();
    num = Q.toInt();

    timer1.stop(); timer2.stop(); timer3.stop();    //终止上次移动

    //数据初始化
    moveNum=0; moveFlag=false;
    for(int i=0;i<3;i++)
        while(pillar[i].size())
            pillar[i].pop();

    //若输入小于等于0或大于6，则给出警告框
    if(num<=0 || num>6)
    {
        QMessageBox qmb(QMessageBox::Warning, "警告", "您的输入有误，请重新输入！", QMessageBox::Close);
        qmb.resize(200, 300);
        moveFlag = false;   //记录输入数据有误
        qmb.exec();
    }
    else
    {
        //初始化图像
        delete(pix);
        pix=new QPixmap(500, 500);

        //绘制初始背景
        QPainter p(pix);
        pix->fill(Qt::white);               //背景填充
        p.setPen(QPen(Qt::white));
        p.setBrush(QBrush(Qt::black));
        p.drawRect(0, 400, 500, 100);       //画底座
        QPen pen(Qt::black); pen.setWidth(3);
        p.setPen(pen);
        for(int i=0; i<3; i++)              //画线
            p.drawLine(100+i*150, 100, 100+i*150, 400);

        moveFlag=true;

        //绘制汉诺塔盘子
        for(int i=1; i<=num; i++)
        {
            pillar[0].push(i);
            w[i]=100-(i-1)*10; h[i]=30;
            x[i]=100-w[i]/2; y[i]=400-i*30;

            p.setPen(QPen(Qt::white));
            p.setBrush(QBrush(Qt::black));
            p.drawRect(x[i], y[i], w[i], h[i]);
        }
        update();
    }
}

//向上移动
void hanoi::recMove_up()
{
    QPainter p(pix);

    //擦去矩形
    p.setPen(QPen(Qt::white));
    p.setBrush(QBrush(Qt::white));
    p.drawRect(x[id], y[id], w[id], h[id]);

    //补充线
    if(y[id]+h[id] > 100)
    {
        QPen pen(Qt::black); pen.setWidth(3);
        p.setPen(pen);
        p.drawLine(100+st*150, 100, 100+st*150, y[id]+h[id]);
    }

    //向上移动1像素
    p.setPen(QPen(Qt::white));
    p.setBrush(QBrush(Qt::black));
    y[id]-=1;
    p.drawRect(x[id], y[id], w[id], h[id]);

    update();

    if(y[id] == 50) //若移动到纵坐标为50，则向上移动停止，开始水平移动
    {
        timer1.stop();
        timer2.start(1);
    }
}

//左右平移
void hanoi::recMove_hor()
{
    QPainter p(pix);

    //擦去矩形
    p.setPen(QPen(Qt::white));
    p.setBrush(QBrush(Qt::white));
    p.drawRect(x[id], y[id], w[id], h[id]);

    if(st<des)      //向右平移1像素
    {
        p.setPen(QPen(Qt::white));
        p.setBrush(QBrush(Qt::black));
        x[id] += 1;
        p.drawRect(x[id], y[id], w[id], h[id]);

        update();

        if(x[id] == 100 + des*150 - w[id]/2)    //若移动到目标柱的上端，则平移停止，开始向下移动
        {
            timer2.stop();
            timer3.start(1);
        }
    }
    else            //向左平移1像素
    {
        p.setPen(QPen(Qt::white));
        p.setBrush(QBrush(Qt::black));
        x[id] -= 1;
        p.drawRect(x[id], y[id], w[id], h[id]);

        update();

        if(x[id] == 100 + des*150 - w[id]/2)    //若移动到目标柱的上端，则平移停止，开始向下移动
        {
            timer2.stop();
            timer3.start(1);
        }
    }
}

//向下移动1像素
void hanoi::recMove_down()
{
    QPainter p(pix);

    //擦去矩形
    p.setPen(QPen(Qt::white));
    p.setBrush(QBrush(Qt::white));
    p.drawRect(x[id], y[id], w[id], h[id]);

    //补充线
    if(y[id]+h[id] > 100){
        QPen pen(Qt::black); pen.setWidth(3);
        p.setPen(pen);
        p.drawLine(100+des*150, 100, 100+des*150, y[id]+h[id]);
    }

    //更新布局
    p.setPen(QPen(Qt::white));
    p.setBrush(QBrush(Qt::black));
    y[id] += 1;
    p.drawRect(x[id], y[id], w[id], h[id]);

    update();

    if(y[id] == 400 - 30*((int)pillar[des].size())) //若移动到目标位置，则平移停止
    {
        timer3.stop();

        nowMove++;
        if(nowMove < moveNum)   //若移动未结束，则nowMove指向下一个移动路径
        {
            st=path[nowMove][0]; des=path[nowMove][1];
            id = pillar[st].top();

            timer1.start(1);

            pillar[des].push(id);   //将当前方块压入目标栈
            pillar[st].pop();       //将当前方块从起始栈弹出
        }
        else                    //移动结束，将数据初始化
            moveFlag = false;
    }
}

//汉诺塔移动
void hanoi::hanioMove()
{
    if(moveFlag)
    {
        //生成路径
        moveNum=0;
        setpath(num,0,1,2);

        st=path[nowMove][0],des=path[nowMove][1];
        id=pillar[st].top();

        nowMove=0;
        timer1.start(1);

        pillar[des].push(id);   //将当前方块压入目标栈
        pillar[st].pop();       //将当前方块从起始栈弹出
    }
}

//生成汉诺塔移动路径
void hanoi::setpath(int num, int a, int b, int c)
{
    if(num == 0)
        return;

    setpath(num-1, a, c, b);
    path[moveNum][0]=a; path[moveNum][1]=c; moveNum++;
    setpath(num-1, b, a, c);
}

最终效果：

初始界面
基于Qt实现的算法可视化（汉诺塔） - 文章图片
汉诺塔初始状态

移动过程

内容总结

以上是互联网集市为您收集整理的基于Qt实现的算法可视化（汉诺塔）全部内容，希望文章能够帮你解决基于Qt实现的算法可视化（汉诺塔）所遇到的程序开发问题。如果觉得互联网集市技术教程内容还不错，欢迎将互联网集市网站推荐给程序员好友。

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编程实现哈希存储算法的简单实现实例。通过编写一个简单的哈希实例来加强对哈希算法的理解。下面实例包括存储与查找算法。拉链法解决冲突问题。如果时间长了对哈希算法的理论知识不够了解，可以先阅读前面转载的两篇文档：字符串哈希到整数函数，算法：http://blog.csdn.net/hzhsan/article/details/25552153Hash算法冲突解决方法分析：http://blog.csdn.net/hzhsan/article/details/25555127// 假设现在要实现一个存储学生信息的...

如何用Python实现常见机器学习算法-1【代码】【图】

最近在GitHub上学习了有关python实现常见机器学习算法目录一、线性回归　　　　1、代价函数　　　　2、梯度下降算法　　　　3、均值归一化　　　　4、最终运行结果　　　　5、使用scikit-learn库中的线性模型实现二、逻辑回归　　　　1、代价函数　　　　2、梯度　　　　3、正则化　　　　4、S型函数　　　　5、映射为多项式　　　　6、使用的优化方法　　　　7、运行结果　　　　8、使用scikit-learn库中的逻辑回归模型实现逻辑回...

Memcached 笔记与总结（6）PHP 实现 Memcached 的一致性哈希分布算法【代码】

首先创建一个接口，有 3 个方法：addServer：添加一个服务器到服务器列表中removeServer：从服务器列表中移除一个服务器lookup：在当前的服务器列表中找到合适的服务器存放数据interface distribute{//在当前的服务器列表中找到合适的服务器存放数据publicfunction lookup($key);//添加一个服务器到服务器列表中publicfunction addServer($server);//从服务器列表中删除一个服务器publicfunction removeServer($server); } 再定义一...

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基于Qt实现的算法可视化（汉诺塔）

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