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java数据结构和算法之马踏棋盘算法

程序员文章站 2022-06-09 19:01:42
本文实例为大家分享了java实现算法之马踏棋盘的具体代码,供大家参考,具体内容如下一、马踏棋盘算法介绍马踏棋盘算法也被称为骑士周游问题将马随机放在国际象棋的8×8棋盘board[0~7][...

本文实例为大家分享了java实现算法之马踏棋盘的具体代码,供大家参考,具体内容如下

一、马踏棋盘算法介绍

马踏棋盘算法也被称为骑士周游问题
将马随机放在国际象棋的8×8棋盘board[0~7][0~7]的某个方格中,马按走棋规则(马走日字)进行移动。要求每个方格只进入一次,走遍棋盘上全部64个方格

二、骑士周游问题的思路分析

java数据结构和算法之马踏棋盘算法

1、创建棋盘 chessboard , 是一个二维数组
2、将当前位置设置为已经访问,然后根据当前位置,计算马儿还能走哪些位置,并放入到一个集合中(arraylist), 最多有8个位置, 每走一步,就使用step+1
3、遍历arraylist中存放的所有位置,看看哪个可以走通 , 如果走通,就继续,走不通,就回溯.
4、判断马儿是否完成了任务,使用 step 和应该走的步数比较 , 如果没有达到数量,则表示没有完成任务,将整个棋盘置0
5、注意:马儿不同的走法(策略),会得到不同的结果,效率也会有影响(优化)

三、骑士周游问题代码示例

1、代码

package com.rf.data_structure_algorithm.algorithm.horsechessboard;

import java.awt.*;
import java.util.arraylist;
import java.util.comparator;

/**
 * @description: 骑士周游算法示例
 * @author: xz
 */
public class horsechessboard {

     static int x;//棋盘的列数
     static int y;//棋盘的行数
     static boolean visited[]; //标记棋盘的各个位置是否被访问过
     static boolean finished; // 标记是否棋盘的所有位置都被访问 true:成功,false:失败

    public static void main(string[] args) {
        system.out.println("骑士周游算法,开始运行~~");
        x=8;
        y=8;
        int row=1;//马初始位置的行,从编号1开始
        int column=1;//马初始位置的列,从编号1开始
        //创建棋盘
        int[][] chessboard=new int[x][y];
        visited=new boolean[x*y];//初始值都是false
        //测试
        long starttime = system.currenttimemillis();
        horsechessboardalgorithm(chessboard,row-1,column-1,1);
        long endtime = system.currenttimemillis();
        system.out.println("总共耗时:"+(endtime-starttime)+"毫秒");
        system.out.println("输出棋盘的最后情况============");
        //输出棋盘的最后情况
        for(int[] rows : chessboard){
            for(int step : rows){
                system.out.print(step + "\t");
            }
            system.out.println();
        }

    }

    /** 
    * @description: 根据当前位置(point),计算马还能走哪些位置(point)
     *                并放入到一个集合中(arraylist),最多有8个位置
    * @param:  curpoint
    * @author: xz  
    */
    public static arraylist<point> next(point curpoint){
        //创建一个arraylist
        arraylist<point> list =new arraylist<>();
        //创建一个point
        point point=new point();

        //curpoint.x-2 表示当前位置(curpoint)的列向左移动2列
        //curpoint.x+2 表示当前位置(curpoint)的列向右移动2列
        //curpoint.y-1 表示当前位置(curpoint)的列向上移动1行
        //curpoint.y+1 表示当前位置(curpoint)的列向下移动1行
        // >= 0 表示仍然有空间可走
        if((point.x = curpoint.x-2) >= 0 && (point.y = curpoint.y-1) >= 0 ){//示例图中指定马可以走5的位置
            list.add(new point(point));
        }
        if((point.x = curpoint.x - 1) >=0 && (point.y=curpoint.y-2)>=0) {//示例图中指定马可以走6的位置
            list.add(new point(point));
        }
        if ((point.x = curpoint.x + 1) < x && (point.y = curpoint.y - 2) >= 0) {//示例图中指定马可以走7的位置
            list.add(new point(point));
        }
        if ((point.x = curpoint.x + 2) < x && (point.y = curpoint.y - 1) >= 0) {//示例图中指定马可以走0的位置
            list.add(new point(point));
        }
        if ((point.x = curpoint.x + 2) < x && (point.y = curpoint.y + 1) < y) {//示例图中指定马可以走1的位置
            list.add(new point(point));
        }
        if ((point.x = curpoint.x + 1) < x && (point.y = curpoint.y + 2) < y) {//示例图中指定马可以走2的位置
            list.add(new point(point));
        }
        if ((point.x = curpoint.x - 1) >= 0 && (point.y = curpoint.y + 2) < y) {//示例图中指定马可以走3的位置
            list.add(new point(point));
        }
        if ((point.x = curpoint.x - 2) >= 0 && (point.y = curpoint.y + 1) < y) {//示例图中指定马可以走4的位置
            list.add(new point(point));
        }
        return list;
    }

    /** 
    * @description:  骑士周游算法的方法
    * @param:  chessboard  表示棋盘
    *           row         表示马儿当前的位置的行 从0开始
    *           column      表示马儿当前的位置的列  从0开始
    *           step        表示是第几步 ,初始位置就是第1步
    * @author: xz  
    */
    public static void horsechessboardalgorithm(int[][] chessboard, int row, int column, int step){
        chessboard[row][column] = step;
        visited[row * x + column] = true; //标记该位置已经访问
        //获取当前位置可以走的下一个位置的集合
        arraylist<point> pointlist= next(new point(column, row));
        //对pointlist进行排序,排序的规则就是对pointlist的所有的point对象的下一步的位置的数目,进行非递减排序
        sort(pointlist);
        //遍历 list
        while(!pointlist.isempty()) {
            point p = pointlist.remove(0);//取出下一个可以走的位置
            //判断该点是否已经访问过
            if(!visited[p.y * x + p.x]) {//说明还没有访问过
                horsechessboardalgorithm(chessboard, p.y, p.x, step + 1);
            }
        }
        //判断马儿是否完成了任务,使用step 和应该走的步数比较 ,
        //如果没有达到数量,则表示没有完成任务,将整个棋盘置0
        //说明: step < x * y  成立的情况有两种
        //1. 棋盘到目前位置,仍然没有走完
        //2. 棋盘处于一个回溯过程
        if(step < x * y && !finished ) {
            chessboard[row][column] = 0;
            visited[row * x + column] = false;
        } else {
            finished = true;
        }
    }

    /**
     * @description: 根据当前这个一步的所有的下一步的选择位置,进行非递减排序, 减少回溯的次数
     * @param:  arraylist<point>
     * @author: xz
     */
    public static void sort(arraylist<point> pointlist) {
        pointlist.sort(new comparator<point>() {
            @override
            public int compare(point o1, point o2) {
                // todo auto-generated method stub
                //获取到o1的下一步的所有位置个数
                int count1 = next(o1).size();
                //获取到o2的下一步的所有位置个数
                int count2 = next(o2).size();
                if(count1 < count2) {
                    return -1;
                } else if (count1 == count2) {
                    return 0;
                } else {
                    return 1;
                }
            }

        });
    }


}

2、运行main函数,输出马在棋盘中走的步骤和位置如下:

java数据结构和算法之马踏棋盘算法

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持。

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