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数独游戏_java_深搜+回溯

程序员文章站 2022-05-21 19:58:06
...

问题描述

你一定听说过“数独”游戏。
数独游戏_java_深搜+回溯
如【图1.png】,玩家需要根据9×9盘面上的已知数字,推理出所有剩余空格的数字,并满足每一行、每一列、每一个同色九宫内的数字均含1-9,不重复。
数独的答案都是唯一的,所以,多个解也称为无解。
本图的数字据说是芬兰数学家花了3个月的时间设计出来的较难的题目。但对会使用计算机编程的你来说,恐怕易如反掌了。
本题的要求就是输入数独题目,程序输出数独的唯一解。我们保证所有已知数据的格式都是合法的,并且题目有唯一的解。
格式要求,输入9行,每行9个字符,0代表未知,其它数字为已知。
输出9行,每行9个数字表示数独的解。
例如:
输入(即图中题目):
005300000
800000020
070010500
400005300
010070006
003200080
060500009
004000030
000009700
程序应该输出:
145327698
839654127
672918543
496185372
218473956
753296481
367542819
984761235
521839764
再例如,输入:
800000000
003600000
070090200
050007000
000045700
000100030
001000068
008500010
090000400
程序应该输出:
812753649
943682175
675491283
154237896
369845721
287169534
521974368
438526917
796318452
资源约定:
峰值内存消耗(含虚拟机) < 256M
CPU消耗 < 2

问题分析

遍历整个棋盘,遇到有数字的直接跳过,没数字的就把1-9都放一遍,判断是否合适,如果合适就执行下一个位置,不合适该位置继续枚举下一个数字,假如9个数都不合适就抠掉该位置上的数回到上一步继续枚举,直到整个棋盘遍历完,答案便出来了。

代码实现

深度优先搜索+回溯算法

import java.util.Scanner;

public class SudokuGame {
	public static void main(String[] args) {
		Scanner sc = new Scanner(System.in);
		//定义棋盘
		char[][] table = new char[9][9];
		//初始化棋盘
		for (int i = 0; i < 9; i++) {
			table[i] = sc.nextLine().toCharArray();
		}
		//深度优先搜索
		dfs(table, 0, 0);
	}
	/**
	 * 深度优先搜索遍历整个棋盘
	 * @param table	棋盘
	 * @param i		横坐标
	 * @param j		纵坐标
	 */
	private static void dfs(char[][] table, int i, int j) {
		if (i == 9) {	
			print(table);
			//数独游戏都是唯一的,直接退出程序即可
			System.exit(0);
		}
		if (table[i][j] == '0') {	//该位置没有数字,枚举1-9放入
			for (int k = 1; k <= 9; k++) {
				if (judge(table, i, j, k)) {	//判断该位置是否能放这个数
					table[i][j] = (char)('0' + k);
					dfs(table, i + (j + 1) / 9, (j + 1) % 9);
				}
			}
			table[i][j] = '0';
		} else {	//该位置已经有数,就直接跳过
			dfs(table, i + (j + 1) / 9, (j + 1) % 9);
		}
	}

	private static void print(char[][] table) {
		for (int i = 0; i < 9; i++) {
			System.out.println(table[i]);
		}
	}
	/**
	 * 判断该位置是否可以放k这个数字
	 * @param table	棋盘
	 * @param i		横坐标
	 * @param j		纵坐标
	 * @param k		被判断的数字
	 * @return
	 */
	private static boolean judge(char[][] table, int i, int j, int k) {
		//判断本行,本列是否有相同的数
		for (int m = 0; m < 9; m++) {
			if (table[m][j] == '0' + k || table[i][m] == '0' + k) {
				return false;
			}
		}
		//判断该同色区域是否有相同的数
		for (int m = (i / 3) * 3; m < (i / 3) * 3 + 3; m++) {
			for (int n = (j / 3) * 3; n < (j / 3) * 3 + 3; n++) {
				if (table[m][n] == '0' + k) {
					return false;
				}
			}
		}
		return true;
	}
}

相关标签: 算法 dfs java