八皇后问题-递归回溯

    科技2022-07-10  206

    1、八皇后问题介绍

    八皇后问题,是一个古老而著名的问题,是回溯算法的典型案例。该问题是国际西洋棋棋手马克斯·贝瑟尔于1848年提出:在8×8格的国际象棋上摆放八个皇后,使其不能互相攻击,即:任意两个皇后都不能处于同一行、同一列或同一斜线上,问有多少种摆法。

    2、八皇后问题算法思路分析

    (1)第一个皇后先放第一行第一列;

    (2)第二个皇后放在第二行第一列、然后判断是否OK, 如果不OK,继续放在第二列、第三列、依次把所有列都放完,找到一个合适;

    (3)继续第三个皇后,还是第一列、第二列……直到第8个皇后也能放在一个不冲突的位置,算是找到了一个正确解;

    (4)当得到一个正确解时,在栈回退到上一个栈时,就会开始回溯,即将第一个皇后,放到第一列的所有正确解,全部得到;

    (5)然后回头继续第一个皇后放第二列,后面继续循环执行 1,2,3,4的步骤 。

    说明:理论上应该创建一个二维数组来表示棋盘,但是实际上可以通过算法,用一个一维数组即可解决问题. arr[8] = {0 , 4, 7, 5, 2, 6, 1, 3} //对应arr 下标表示第几行,即第几个皇后,arr[i] = val 表示第i+1个皇后,放在第i+1行的第val+1列

    3、代码实现

    (1)定义变量

    //定义一个max表示一个有多少个皇后 int max = 8; //定义数组,保存皇后防止位置结果 //比如arr[8] = {0 , 4, 7, 5, 2, 6, 1, 3} int[] array = new int[max]; static int count =0; //统计解法 static int judgeCount = 0; //统计调用check方法

    (2)输出

    private void print(){ count++; //统计输出多少次,即就是多少种解法 for(int i=0;i<array.length;i++){ System.out.print(array[i]+" "); } System.out.println(); }

    (3)查看当我们放置第n个皇后时,就去检测该皇后是否和前面已经摆放的皇后冲突

    private boolean judge(int n){ judgeCount++; //统计调用check方法 for(int i=0;i<n;i++){ //array[i] == array[n]【判断是否在同一列】 //Math.abs(n-i) == Math.abs(array[n] - array[i])【斜线】 行差和列差是一样的 if(array[i] == array[n] || Math.abs(n-i) == Math.abs(array[n] - array[i])){ return false; } } return true; }

    (4)放置第n个皇后

    //特别注意:check是 每一次递归时,进入到check中都有for循环,因此会有回溯 private void check(int n){ if(n == max){ //n=8表示在放第9个皇后,前8个皇后已经放好了 print(); //打印结果 return; } //依次放入皇后,并判断是否冲突 for(int i=0;i<max;i++){ //先把当前这个皇后,放到该行的第1列 array[n] = i; //判断放第n个皇后到第i列时,是否冲突 if(judge(n)){ //不冲突,接着放第n+1个皇后,开始递归 check(n+1); } //如果冲突,就继续执行array[n] = i;即将第n个皇后,放置在本行的后移的一个位置 } }

    (5)测试

    public static void main(String[] args) { //测试 Queue8 queue8 = new Queue8(); queue8.check(0); //放第一个皇后 System.out.printf("一共有%d解法\n",count); System.out.printf("一共判断了%d次\n",judgeCount); }

    这思路分析得好好消化理解。

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