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回溯算法-C#语言解决八皇后问题的写法与优化

结合问题说方案,首先先说问题:

八皇后问题:在8X8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。

嗯,这个问题已经被使用各种语言解答一万遍了,大多还是回溯法解决的。

关于回溯算法:个人理解为就是优化的穷举算法,穷举算法是指列出所有的可能情况,而回溯算法则是试探发现问题"剪枝"回退到上个节点,换一条路,能够大大提高求解效率。

具体到8皇后问题上来说,需要考虑以下几点:

1)将8个皇后定义为8行中的相对位置来标识,考虑增加新的皇后时,是否与之前的皇后位置冲突(即可以攻击之前摆放的皇后:位置相等或者斜率1or-1)

2)新放的皇后发生冲突时回溯至上一行继续试探,逐步回溯直至第一行为止

3)已经求出的解再次探索时避免重复

4)从第一行开始放皇后,然后开始循环往下放,可以设计为回调放皇后的方法

说了这么多废话,开始写吧,啪啪啪-- 12秒过去了,写完了,运行-----嘛结果也没有!!

贴上代码及注释

using System;using System.Collections.Generic;using System.Linq;using System.Text;namespace Queen{    class Program    {        //定义解的个数        int sum = 0;        //定义皇后数组        int[] Queens = new int[8];        static void Main(string[] args)        {            Program Pro = new Program();            //开始求解            Pro.QueenSort(0);        }        //排序获取组合(1-8)        public void QueenSort(int num)        {                        for (int j = 1; j < 9; j++)            {                if (num == 8)                {                    sum++;                    //打印输出                    Write();                    break;                }                Queens[num] = j;                //判断是否冲突                if (FooConflict(num, j))                {                    num++;                    QueenSort(num);                }            }        }        /// <summary>        /// 判断皇后是否和之前所有的皇后冲突        /// </summary>        /// <param name="row">已放置完毕无冲突皇后的列数</param>        /// <param name="queen">新放置的皇后值</param>        /// <returns>是否冲突</returns>        public bool FooConflict(int row, int queen)        {            if (row == 0)            {                return true;            }            else            {                //循环判断与之前的皇后是否有冲突的                for (int pionter = 0; pionter < row; pionter++)                {                    //如果有,返回false                    if (!FooCompare(Queens[pionter], row - pionter, queen))                    {                        return false;                    }                }                //与之前均无冲突,返回true                return true;            }        }        /// <summary>        /// 对比2个皇后是否冲突        /// </summary>        /// <param name="i">之前的一个皇后</param>        /// <param name="row">2个皇后的列数之差</param>        /// <param name="queen">新放置的皇后</param>        /// <returns></returns>        public bool FooCompare(int i, int row, int queen)        {            //判断2个皇后是否相等或者相差等于列数之差(即处于正反对角线)            if ((i == queen) || ((i - queen) == row) || ((queen - i) == row))            {                return false;            }            return true;        }        //打印皇后图案        public void Write()        {            //输出皇后的个数排序            Console.WriteLine("第{0}个皇后排列:", sum);            for (int i = 0; i < 8; i++)            {                for (int j = 1; j < 9; j++)                {                    if (j == Queens[i])                    {                        Console.Write("■");                    }                    else                    {                        Console.Write("□");                    }                }                //换行                Console.Write("\n");            }        }    }}

 

PS:还好我写的方法分的很细,直接锁定QueenSort()这个方法,嗯,一定是它出了问题!

仔细一看num++这一行,本意是循环QueenSort(num+1)查询下一个皇后的解,这样写导致下次循环赋值Queens[num]出现了异常,果断改了,运行OK!

贴上代码:

using System;using System.Collections.Generic;using System.Linq;using System.Text;namespace Queen{    class Program    {        //定义解的个数        int sum = 0;        //定义皇后数组        int[] Queens = new int[8];        static void Main(string[] args)        {            Program Pro = new Program();            //开始求解            Pro.QueenSort(0);        }        //排序获取组合(1-8)        public void QueenSort(int num)        {            for (int j = 1; j < 9; j++)            {                if (num == 8)                {                    sum++;                    //打印输出                    Write();                    break;                }                //判断是否冲突                if (FooConflict(num, j))                {                    Queens[num] = j;                    QueenSort(num+1);                }            }        }        /// <summary>        /// 判断皇后是否和之前所有的皇后冲突        /// </summary>        /// <param name="row">已放置完毕无冲突皇后的列数</param>        /// <param name="queen">新放置的皇后值</param>        /// <returns>是否冲突</returns>        public bool FooConflict(int row, int queen)        {            if (row == 0)            {                return true;            }            else            {                //循环判断与之前的皇后是否有冲突的                for (int pionter = 0; pionter < row; pionter++)                {                    //如果有,返回false                    if (!FooCompare(Queens[pionter], row - pionter, queen))                    {                        return false;                    }                }                //与之前均无冲突,返回true                return true;            }        }        /// <summary>        /// 对比2个皇后是否冲突        /// </summary>        /// <param name="i">之前的一个皇后</param>        /// <param name="row">2个皇后的列数之差</param>        /// <param name="queen">新放置的皇后</param>        /// <returns></returns>        public bool FooCompare(int i, int row, int queen)        {            //判断2个皇后是否相等或者相差等于列数之差(即处于正反对角线)            if ((i == queen) || ((i - queen) == row) || ((queen - i) == row))            {                return false;            }            return true;        }        //打印皇后图案        public void Write()        {            //输出皇后的个数排序            Console.WriteLine("第{0}个皇后排列:", sum);            for (int i = 0; i < 8; i++)            {                for (int j = 1; j < 9; j++)                {                    if (j == Queens[i])                    {                        Console.Write("■");                    }                    else                    {                        Console.Write("□");                    }                }                //换行                Console.Write("\n");            }        }    }}

 运行结果如下图:

OK! 等等 为毛百度了一下C语言的实现只有几行!! 不过想想咱们的核心代码排序方法也就几行,还行吧,以后有空再考虑优化下

that’s all !

回溯算法-C#语言解决八皇后问题的写法与优化