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八皇后(N皇后)問題演算法程式(回溯法)

這是一個經典問題,經常出現於各種有關程式與演算法的教科書中。

本問題是求所有可行解,所以要用窮盡搜尋,回溯法適合於窮盡搜尋。

本程式使用遞迴呼叫的回溯法來解決問題。

遞迴的關鍵是遞迴呼叫和結束條件。

比起非遞迴的回溯法來,本程式邏輯相對比較簡潔,但是時間上會略微慢一些。

/*
 *
 * 【問題描述】在一個8×8的國際象棋棋盤上放置8個皇后,
 * 要求每個皇后兩兩之間不“衝突”,即沒有一個皇后能“吃
 * 掉”任何其他一個皇后,簡單的說就是沒有任何兩個皇后
 * 佔據棋盤上的同一行或同一列或同一對角線,即在每一橫
 * 列、豎列、斜列都只有一個皇后。
 *
 * 遞迴法求出8個皇后問題的解
 * 本程式使用一維陣列表示皇后的位置,queen[i]的值表示第i行皇后所在的列
 *
 * 本程式通過修改巨集定義MAXQUEEN的值,可以解決N皇后問題。
 *
 */

#include <stdio.h>
#include <conio.h>

#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define MAXQUEEN 8
#define ABS(x) ((x>0)?(x):-(x))  /*求x的絕對值*/

/*存放8個皇后的列位置,陣列下標為皇后的列位置*/
int queen[MAXQUEEN];
int total_solution = 0;  /*計算共有幾組解*/

/*函式原型宣告*/
void place(int);
int attack(int,int);
void output_solution();

int main(void)
{
    place(0); /*從第0個皇后開始擺放至棋盤*/

    return 0;
}

/* 遞迴放置皇后子程式 */
void place(int q)
{
    int i=0;
    while(i<MAXQUEEN)
    {
        if(!attack(q, i)) /* 皇后未受攻擊 */
        {
            queen[q]=i; /* 儲存皇后所在的列位置 */
            /* 判斷是否找到一組解 */
            if(q==MAXQUEEN-1)
                output_solution(); /* 輸出此組解 */
            else
                place(q+1); /* 否則繼續擺下一個皇后 */
        }
        i++;
    }
}

/* 測試在(row,col)上的皇后是否遭受攻擊若遭受攻擊則返回值為1,否則返回0 */
int attack(int row, int col)
{
    int i, atk=FALSE;
    int offset_row, offset_col;
    i=0;
    while(!atk && i<row)
    {
        offset_row=ABS(i-row);
        offset_col=ABS(queen[i]-col);
        /* 判斷兩皇后是否在同一列,是否在同一對角線 */
        /* 若兩皇后在同列或同對角線,則產生攻擊,atk==TRUE */
        atk = (queen[i] == col) || (offset_row == offset_col);
        i++;
    }
    return atk;
}

/* 輸出8個皇后的解 */
void output_solution()
{
    int x,y;
    total_solution += 1;
    printf("Solution#%3d\n\t",total_solution);
    for(x=0;x<MAXQUEEN;x++)
    {
        for(y=0;y<MAXQUEEN;y++)
        if(y==queen[x])
            printf("Q"); /* 用字母Q表示皇后 */
        else
            printf("-"); /* 用-表示空白 */
        printf("\n\t");
    }
    printf("\n");

    getchar();
}