当为n- Queen问题的所有可能解决方案实现算法时,我发现许多分支机构都可以达到相同的解决方案。有什么好的方法可以生成解决n皇后问题的每一个独特的解决方案?如何避免由不同分支机构(存储和比较除外)生成的重复解决方案?
这是我尝试的第一个解决方案:http : //www.ideone.com/hDpr3
码:
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> /* crude */ #define QUEEN 'Q' #define BLANK '.' int is_valid (char **board, int n, int a, int b) { int i, j; for (i=0; i<n; i++) { if (board[a][i] == QUEEN) return 0; if (board[i][b] == QUEEN) return 0; } for (i=a, j=b; (i>=0) && (j>=0); i--, j--) { if (board[i][j] == QUEEN) return 0; } for (i=a, j=b; (i<n) && (j<n); i++, j++) { if (board[i][j] == QUEEN) return 0; } for (i=a, j=b; (i>=0) && (j<n); i--, j++) { if (board[i][j] == QUEEN) return 0; } for (i=a, j=b; (i<n) && (j>=0); i++, j--) { if (board[i][j] == QUEEN) return 0; } return 1; } void show_board (char **board, int n) { int i, j; for (i=0; i<n; i++) { printf ("\n"); for (j=0; j<n; j++) { printf (" %c", board[i][j]); } } } int nqdfs_all (char **board, int n, int d) { int i, j, ret = 0; /* the last queen was placed on the last depth * therefore this dfs branch in the recursion * tree is a solution, return 1 */ if (d == n) { /* Print whenever we find one solution */ printf ("\n"); show_board (board, n); return 1; } /* check all position */ for (i=0; i<n; i++) { for (j=0; j<n; j++) { if (is_valid (board, n, i, j)) { board[i][j] = QUEEN; nqdfs_all (board, n, d + 1); board[i][j] = BLANK; } } } return ret; } int nqdfs_first (char **board, int n, int d) { int i, j, ret = 0; /* the last queen was placed on the last depth * therefore this dfs branch in the recursion * tree is a solution, return 1 */ if (d == n) return 1; /* check all position */ for (i=0; i<n; i++) { for (j=0; j<n; j++) { if (is_valid (board, n, i, j)) { board[i][j] = QUEEN; ret = nqdfs_first (board, n, d + 1); if (ret) { /* if the first branch is found, tell about its * success to its parent, we will not look in other * solutions in this function. */ return ret; } else { /* this was not a successful path, so replace the * queen with a blank, and prepare board for next * pass */ board[i][j] = BLANK; } } } } return ret; } int main (void) { char **board; int n, i, j, ret; printf ("\nEnter \"n\": "); scanf ("%d", &n); board = malloc (sizeof (char *) * n); for (i=0; i<n; i++) { board[i] = malloc (sizeof (char) * n); memset (board[i], BLANK, n * sizeof (char)); } nqdfs_first (board, n, 0); show_board (board, n); printf ("\n"); return 0; }
为了生成所有可能的解决方案,我使用了相同的代码nqdfs_all ()功能,但没有将控件返回给父级,而是继续枚举和检查。对该函数的调用将显示不同分支获得的重复结果。
nqdfs_all ()
您应该利用每个皇后必须放在不同列中的事实。如果已经在前k列中放置了k个皇后,则将第k + 1个皇后号递归地放置在k + 1列中,并遍历第1到n行(而不是像现在那样遍历所有n * n个单元格)。为每个有效的位置继续k:= k + 1。这将避免任何重复的结果,因为该算法根本不会生成任何重复的板。
编辑:您如何避免对称性的问题:可以预先避免的一部分,例如,通过在列1到行1限制女王1,… n/2。如果要完全避免对称解决方案的输出,则必须将找到的每个解决方案存储在列表中,每当找到新解决方案时,在打印出来之前,请测试列表中是否已存在对称解决方案之一。
n/2
为了提高效率,您可以使用每个板的“规范代表”,定义如下。生成给定板的所有对称板,将每块对称板包装到一个字节数组中,并保留其中的数组,该数组被解释为一个大数字,具有最小值。这种打包的表示形式是每个板对称类的唯一标识符,可以轻松地放入字典/哈希表中,这使测试该对称类是否已经非常有效。