回溯法之八皇后問題
阿新 • • 發佈:2018-12-20
關於八皇后的介紹我就不再這裡多囉嗦了,大家可以自行百度。
現在,我來說明一下八皇后的限制條件:
1.在同一行內,皇后不能出現兩次;
2.在同一列內,皇后不能出現兩次;
3.在同一條對角線內,皇后不能出現出現兩次。
問題是:找出一個位置使得八皇后同時存放在棋盤上且互相不能進行攻擊?
根據回溯的思想,我們可以從第一行開始查詢位置,遍歷第一行,判斷是否存在可以放置的位置,如果有,就將皇后放置到那個位置,如果一行內都不存在合法位置,我們就選擇向上回溯,把上一行的位置進行修改,再繼續進行。
關於判段是否合法的方法如下:
// 判斷該位置是否可放 public boolean isValid(int row, int column) { if (qipan[row][column] == -8) { // qipan[row][column]=0; //判斷一次後返回 return false; } for (int i = 0; i < row; i++) { if (queens[row - i] == column // 判斷縱行 || (column - i >= 0 && queens[row - i] == column - i) // 判斷左上對角線 || queens[row - i] == column + i) { // 判斷y右上對角線 return false; } } return true; }
這裡除了判斷上述的3個限制外,還增加了判斷是否為死路的語句,這是為了防止出現重複,除此之外還是繼續向上回溯的閥值條件。
整個程式程式碼如下:
public class EightQueens { public static final int SIZE = 8; private int[] queens = new int[8]; // 陣列下標表示該皇后對應矩陣中的行 public int[][] qipan = new int[8][8]; public EightQueens() { for (int i = 0; i < queens.length; i++) { queens[i] = -1; } for (int i = 0; i < 8; i++) { for (int j = 0; j < 8; j++) { qipan[i][j] = 0; // 初始化 } } } // 儲存的值對應的是矩陣中的列 public int[] getQueens() { return queens; } public static void main(String[] args) { for (int k = 0; k < 1000; k++) { System.out.println("----------------"); EightQueens eightQueens = new EightQueens(); // 找出正確位置 eightQueens.search(); int[] queen = eightQueens.getQueens(); for (int i = 0; i < 8; i++) { eightQueens.qipan[i][queen[i]] = 1; } for (int i = 0; i < 8; i++) { for (int j = 0; j < 8; j++) { System.out.print(eightQueens.qipan[i][j] + " "); } System.out.println(); } } } // 找出八皇后放置的正確位置 public void search() { for (int i = 0; i < SIZE; i++) { int j = findPosition(i); // 當j=-1時表示無處可放 if (j < 0) { // j<0時,i行無法放置皇后 i--; // 回溯到上一行 if (i == 0) { // 回溯到第一行時 System.out.println("回溯到第一行"); qipan[i][queens[i]] = -8; // 將棋盤中相應位置標記為-8(死路) // 第一行位置標記為-8後,將其他行標記為-8的數標記為-7 reset(); } else { System.out .println("[" + i + "," + queens[i] + "] 為死路,向上回溯"); qipan[i][queens[i]] = -8; // 將棋盤中相應位置標記為-8(死路) } i--; // 重定"上一行"位置 } else { queens[i] = j; } } } public void reset() { for (int i = 1; i < SIZE; i++) { for (int j = 0; j < SIZE; j++) { qipan[i][j] = -7; } } } public int findPosition(int i) { int j = (int) (Math.random() * 7); for (int k = 0; k < SIZE; k++) { if (isValid(i, j)) { return j; } j = (j + 1) % SIZE; } return -1; } // 判斷該位置是否可放 public boolean isValid(int row, int column) { if (qipan[row][column] == -8) { // qipan[row][column]=0; //判斷一次後返回 return false; } for (int i = 0; i < row; i++) { if (queens[row - i] == column // 判斷縱行 || (column - i >= 0 && queens[row - i] == column - i) // 判斷左上對角線 || queens[row - i] == column + i) { // 判斷y右上對角線 return false; } } return true; } }
為了記錄學習的過程,寫下這篇部落格,喜歡大家多多指教!