池塘中有一条由荷叶拼凑而成的、长为N*2+1(1<=N<=30)的独木桥。如下所示(N=3):
F F F 空格 G G G
其中,中间的那片空格荷叶(即第N+1片)一开始是没有青蛙的。左边有N只青蛙,这些青蛙只会向右边跳(标记为F);右边也有N只青蛙,只会向左跳(标记为G)。一片荷叶上只能站立一只青蛙,并且在同一时刻只能有一只青蛙跳跃(防止相撞)。一只青蛙可以向它所在的方向上跳1格,或者2格,必须得落在那片空的荷叶上。
当荷叶两边各有一只青蛙时(原始状态:F 空格 G),可以通过下列步骤:
1.F右1 à 空格 F G,即F位变成空格位,而空格位被F所占
2.G左2 à G F 空格,即G位变成空格位,而空格位被G所占
3.F右1à G 空格 F
来完成左右青蛙互相过河。
请问,当河的两边各有n只青蛙时,最少需要几步和最多需要几步,其两边的青蛙才能完全交换?
注意,左边的第一只青蛙不一定要跳到最右边那一端,只要任选一个G的位置作为它的最终位置即可。