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八皇后问题(回溯问题)

程序员文章站 2022-05-25 11:48:17
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八皇后问题是一个以国际象棋为背景的问题:如何能够在 8×8 的国际象棋棋盘上放置八个皇后,使得任何一个皇后都无法直接吃掉其他的皇后?为了达到此目的,任两个皇后都不能处于同一条横行、纵行或斜线上。八皇后问题可以推广为更一般的n皇后摆放问题:这时棋盘的大小变为n×n,而皇后个数也变成n。当且仅当 n = 1 或 n ≥ 4 时问题有解。
八皇后问题(回溯问题)
分析:
其实该问题并不难,利用递归方法很容易解决。没放置一个皇后,就将其能够攻击的区域进行标记,然后放置下一个皇后,一次类推……;此外,如果有解最终肯定是每一行有且只有一位皇后,所以放置的时候按照逐行放置的顺序进行。此问题难点在于如何把控递归函数的返回条件,一种条件是8个皇后放置完成后,返回成功,一种条件是该行中已经没有可以放置的位置,此时返回失败,需要重新放置。此时要额外注意,所谓的“重新放置”指的并不是将所有皇后清除重新来过,而是只返回上一层,将上一个导致本次放置失败的皇后进行清除,然后重新更新其位置,通过逐级放置、或逐级回溯可以达到遍历所有情况找到所有解

class Demo{
	int count=0;//全局计数变量
	int QUEEN_NUM=8;
	int label[QUEEN_NUM][QUEEN_NUM]={{0,0,0,0,0,0,0,0},{0,0,0,0,0,0,0,0},{0,0,0,0,0,0,0,0},{0,0,0,0,0,0,0,0},{0,0,0,0,0,0,0,0},{0,0,0,0,0,0,0,0},{0,0,0,0,0,0,0,0},{0,0,0,0,0,0,0,0}};
	//n皇后个数,c已经放置的皇后个数
	public boolean EightQueen(int n,int c){
		//static int count=0;
		//小于3x3的棋盘是无解的
		if(n<4) return false;
		for(int i=0;i<n;++i){
			if(label[c-1][i]==0)//存在可以放置第c个皇后的位置
			{
				label[c-1][i]=c+1;
				if(c==n)/*已经放置完毕所有的皇后*/
				{
					++count;
					ClearChessBox(c-1,i,c+1);
					return true;
				}
				FillChessbox(c-1,i,c+1);
				EightQueen(n,c+1);
				ClearChessBox(c-1,i,c+1);
				//	现场恢复,无论下一个皇后是否顺利放置,都应该恢复现场。原因是
				//	如果下一个皇后放置失败,那么自然应该将本次放置的皇后去除,重新放置,所以需要进行现场恢复(即回溯);
				//	如果下一个皇后放置成功,意味着本次放置已经满足条件,是一个解,此时需要恢复现场,进行下一次的重新放置,寻找下一个解。
			}
		}
		return false;
	}
	public void FillChessbox(int m,int n,int num){
		for(int i=0;i<QUEEN_NUM;++i)
			for(int j=0;j<QUEEN_NUM;++j)
				if(abs(i-m)==abs(j-n))//对角区域填充
				{
					if(label[i][j]==0)
						label[i][j]=num;
				}
		int i=0,j=0;
		while(i<QUEEN_NUM)//行填充
		{
			if(label[i][n]==0)
				label[i][n]=num;
			++i;
		}
		while(j<QUEEN_NUM)//列填充
		{
			if(label[m][j]==0)	
				label[m][j]=num;
			++j;
		}
	}
	public void ClearChessBox(int m,int n,int num){
		for(int i=0;i<QUEEN_NUM;++i)
			for(int j=0;j<QUEEN_NUM;++j)
				if(abs(i-m)==abs(j-n) && label[i][j]==num)
					label[i][j]=0;
		int i=0,j=0;
		while(i<QUEEN_NUM)
		{
			if(label[i][n]==num)
				label[i][n]=0;
			++i;
		}
		while(j<QUEEN_NUM)
		{
			if(label[m][j]==num)
				label[m][j]=0;
			++j;
		}
	}
	public void AllClear(){
		for(int i=0;i<QUEEN_NUM;++i)
			for(int j=0;j<QUEEN_NUM;++j)
				label[i][j]=0;
	}
}
相关标签: 算法 八皇后