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八皇后問題
八皇后問題,是一個古老而著名的問題,是回溯算法的典型案例。該問題是國際西洋棋棋手馬克斯·貝瑟爾于1848年提出:在8×8格的國際象棋上擺放八個皇后,使其不能互相攻擊,即:任意兩個皇后都不能處于同一行、同一列或同一斜線上,問有多少種擺法。
八皇后問題算法思路分析
- 第一個皇后先放第一行第一列
- 第二個皇后放在第二行第一列、然后判斷是否OK, 如果不OK,繼續放在第二列、第三列、依次把所有列都放完,找到一個合適
- 繼續第三個皇后,還是第一列、第二列……直到第8個皇后也能放在一個不沖突的位置,算是找到了一個正確解
- 當得到一個正確解時,在棧回退到上一個棧時,就會開始回溯,即將第一個皇后,放到第一列的所有正確解,全部得到.
- 然后回頭繼續第一個皇后放第二列,后面繼續循環執行 1,2,3,4的步驟 【示意圖】
說明
理論上應該創建一個二維數組來表示棋盤,但是實際上可以通過算法,用一個一維數組即可解決問題. arr[8] = {0 , 4, 7, 5, 2, 6, 1, 3}
//對應arr 下標 表示第幾行,即第幾個皇后,arr[i] = val , val
表示第i+1
個皇后,放在第i+1
行的第val+1
列
使用到回溯算法
高斯認為有76種方案。1854年在柏林的象棋雜志上不同的作者發表了40種不同的解,后來有人用圖論的方法解出92種結果。計算機發明后,有多種計算機語言可以解決此問題
package com.atguigu.recursion;public class Queen8 {// 一共有多少個皇后(此時設置為8皇后在8X8棋盤)int max = 8;// 該數組保存結果,第一個皇后擺在array[0]列,第二個擺在array[1]列int[] array = new int[max];static int count = 0;public static void main(String[] args) {Queen8 queen8 = new Queen8();queen8.check(0);System.out.println("一共有" + count + "種解法");}/*** n代表當前是第幾個皇后 [n 是從 0 開始算的,即0 表示第一個皇后, 同時n也表示第幾行]* 即 第1行是第一個皇后(n=0),第2行是第二個皇后(n=1), 第8行是第8個皇后(n=7),如果遍歷到第9行(n=8),說明* 皇后全部放置好了, 就相應的得到了一種解法...* 然后回溯 ,又將第一個皇后,放置第1行的第2列...** @param n 皇后n在array[n]列*/private void check(int n) {//終止條件是最后一行已經擺完,//由于每擺一步都會校驗是否有沖突,//所以只要最后一行擺完,說明已經得到了一個正確解if (n == max) {print();return;}//將第n個皇后從.第一列開始放值,然后判斷是否和本行本列本斜線有沖突,如果OK,就進入下一行的邏輯for (int i = 0; i < max; i++) {array[n] = i; //先將第一個皇后放置第一行的第一列 array[0] = 0if (judge(n)) { // 如果 該皇后沒有和其它皇后沖突check(n + 1); // 放第二個皇后,因為是遞歸,因此大家可以思考,第二個皇后是從 第二行的第1列開始放}}}/*** 查看n皇后是否滿足約束條件(即:檢查皇后n是否會發生沖突)* 如果沖突,返回 false , 如果不沖突返回true* 0 4 7 5 2 6 1 3** @param n* @return*/private boolean judge(int n) {for (int i = 0; i < n; i++) {//說明: //1. array[i] == array[n] 判斷 是不是在同一列//2. Math.abs(n - i) == Math.abs(array[n] - array[i]) 判斷是不是在同一條斜線//3. 不用判斷是不是在同一行,因為我們每放一個皇后,行是遞增的.if (array[i] == array[n] || Math.abs(n - i) == Math.abs(array[n] - array[i])) {return false;}}return true;}/*** 打印這個滿足條件的八皇后的放置位置*/private void print() {count++;for (int i = 0; i < array.length; i++) {System.out.print(array[i] + " ");}System.out.println();}
}
判斷斜線的時候,直接用 橫坐標減去縱坐標,若,兩個位置的差值相等,
就是同一個斜線上的
然而,這個上面例子中,存放的方式是:
一維數組: 數組的下標代表棋盤的行號,數組的值代表棋盤的列號
數組中員孫的個數即為 皇后的 棋子
在記性斜線判斷的時候,計算的是,兩點的橫向差值和縱向差值是否相等,若相等,則,斜率為1,即tan45° 嗯, 就判斷出了是在一個斜線上,皇后能夠互相攻擊,嗯,哦可,秒啊
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