数独求解器错误

时间:2012-04-29 00:57:00

标签: java sudoku

我不知道我做错了什么,而且我整天都在盯着这段代码。这是Java中的“标准”数独求解器,它带有int[][],其中空格为0。鉴于我只是通过一个35洞的板,这应该能解决绝大多数问题,但只能解决~66%。在其他人中,有一些(通常是2或4)空的空间,这是不可能解决的(即不正确的数字已被写入board。)几乎总是,它将是一个缺少的9

我知道这样一个简单的解决方案并不能解决所有Sudokus问题。我故意放弃它。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class SudokuSolver
{
    public SudokuSolver()
    {
        init();
    }

    public boolean solve()
    {
        /* Each method checks (in different ways) to see if it can find a new number
            If said method does find a number, it sets off a chain reaction, starting back at the beginning.
        */
        int countdown = 20;
        while(!solved() && --countdown > 0)
        {
            if(given())
                continue;
            if(findSingletons())
                continue;
            if(zerosLeft() <= 4)
                justGuess();
        }
        return solved();
    }

    public boolean given()
    {
        boolean repeat = false;
        //Iterate through every given number
        for(int i=0;i<9;i++)
        {
            for(int j=0;j<9;j++)
            {
                if(board[i][j] != 0 && !found[i][j])
                {
                    repeat = true;
                    foundNum(i, j, board[i][j]);
                }
            }
        }
        //Call given every time a new number is found
        return repeat;
    }

    public boolean findSingletons()
    {
        boolean repeat = false;
        //LOTS of iteration, but I'm out of ideas.
        int[] values;
        ArrayList<Integer> singletons = new ArrayList<Integer>();
        for(int i=0;i<9;i++)
        {
            values = new int[10];
            singletons.clear();
            for(int j=0;j<9;j++)
                for(int k=0;k<possible[i][j].size();k++)
                    values[possible[i][j].get(k)]++;
            for(int j=1;j<10;j++)
                if(values[j] == 1)
                    singletons.add(j);
            for(int j=0;j<9;j++)
                for(int k=0;k<singletons.size();k++)
                    if(possible[i][j].contains(singletons.get(k)))
                    {
                        foundNum(i, j, singletons.get(k));
                        repeat = true;
                    }
        }

        for(int i=0;i<9;i++)
        {
            values = new int[10];
            singletons.clear();
            for(int j=0;j<9;j++)
                for(int k=0;k<possible[j][i].size();k++)
                    values[possible[j][i].get(k)]++;
            for(int j=1;j<10;j++)
                if(values[j] == 1)
                    singletons.add(j);
            for(int j=0;j<9;j++)
                for(int k=0;k<singletons.size();k++)
                    if(possible[j][i].contains(singletons.get(k)))
                    {
                        foundNum(j, i, singletons.get(k));
                        repeat = true;
                    }
        }

        int[] corners = {0,3,6};
        for(int a=0;a<3;a++)
            for(int l=0;l<3;l++)
                for(int i=corners[a];i<corners[a]+3;i++)
                {
                    values = new int[10];
                    singletons.clear();
                    for(int j=corners[l];j<corners[l]+3;j++)
                        for(int k=0;k<possible[i][j].size();k++)
                            values[possible[i][j].get(k)]++;
                    for(int j=1;j<10;j++)
                        if(values[j] == 1)
                            singletons.add(j);
                    for(int j=0;j<9;j++)
                        for(int k=0;k<singletons.size();k++)
                            if(possible[i][j].contains(singletons.get(k)))
                            {
                                foundNum(i, j, singletons.get(k));
                                repeat = true;
                            }
                }
        return repeat;
    }

    public void justGuess()
    {
        outer:
        for(int i=0;i<9;i++)
            for(int j=0;j<9;j++)
                if(board[i][j] == 0)
                {
                    foundNum(i, j, possible[i][j].get(0));
                    break outer;
                }
    }

    public void foundNum(int x, int y, int numFound)
    {

        if(board[x][y] != 0 && board[x][y] != numFound)
        {
            throw new RuntimeException("Attempting to place a number where one was already found");
        }

        board[x][y] = numFound;
        possible[x][y].clear();
        possible[x][y].add(numFound);
        found[x][y] = true;

        for(int i=0;i<9;i++) {
            if(i != x)
                if(possible[i][y].indexOf(numFound) != -1)
                    possible[i][y].remove(possible[i][y].indexOf(numFound));
        }
        for(int i=0;i<9;i++) {
            if(i != y)
                if(possible[x][i].indexOf(numFound) != -1)
                    possible[x][i].remove(possible[x][i].indexOf(numFound));
        }
        int cornerX = 0;
        int cornerY = 0;
        if(x > 2)
            if(x > 5)
                cornerX = 6;
            else
                cornerX = 3;
        if(y > 2)
            if(y > 5)
                cornerY = 6;
            else
                cornerY = 3;
        for(int i=cornerX;i<10 && i<cornerX+3;i++)
            for(int j=cornerY;j<10 && j<cornerY+3;j++)
                if(i != x && j != y)
                    if(possible[i][j].indexOf(numFound) != -1)
                        possible[i][j].remove(possible[i][j].indexOf(numFound));
    }

    public boolean solved() {
        for(int i=0;i<9;i++)
            for(int j=0;j<9;j++)
                if(!found[i][j])
                    return false;
        return true;
    }

    public void reset(int[][] board)
    {
        this.board = board;
        init();
    }

    public void init()
    {
        possible = new ArrayList[9][9];
        for(int i=0;i<9;i++)
            for(int j=0;j<9;j++)
            {
                possible[i][j] = new ArrayList<Integer>();
                for(int k=1;k<10;k++)
                    possible[i][j].add(k);
            }
        found = new boolean[9][9];
    }

    public void print()
    {
        for(int i=0;i<9;i++)
        {
            if(i%3==0 && i != 0)
                System.out.println("-  -  -  | -  -  -  |  -  -  -");
            for(int j=0;j<9;j++)
            {
                if(j%3==0 & j != 0)
                    System.out.print("| ");
                System.out.print(board[i][j] + "  ");
            }
            System.out.println();
        }
        System.out.println();
    }

    private int zerosLeft()
    {
        int empty = 0;
        for(int i=0;i<9;i++)
            for(int j=0;j<9;j++)
                if(board[i][j] == 0)
                    empty++;
        return empty;
    }

    private void data(int difficulty)
    {
        int empty = 0;
        for(int i=0;i<9;i++)
            for(int j=0;j<9;j++)
                if(board[i][j] == 0)
                    empty++;
        System.out.println(empty);
    }

    public static void main(String[] args)
    {
        SudokuGenerator sg = new SudokuGenerator();
        SudokuSolver ss = new SudokuSolver();
        int[][] tempBoard = {{4, 0, 1, 0, 9, 7, 0, 5, 8 },
                        {2, 0, 0, 5, 3, 1, 4, 0, 6 },
                        {5, 0, 6, 4, 0, 2, 0, 3, 9 },
                        {0, 9, 0, 0, 0, 4, 3, 0, 2 },
                        {0, 0, 0, 9, 0, 0, 6, 4, 7 },
                        {7, 0, 4, 0, 0, 0, 9, 0, 5 },
                        {0, 0, 7, 0, 0, 3, 8, 9, 4 },
                        {8, 5, 0, 1, 4, 9, 7, 0, 0 },
                        {9, 0, 3, 8, 7, 6, 0, 0, 0 }};
        ss.reset(tempBoard);
        System.out.println(ss.solve());
        ss.print();
        ss.data(35);
    }

    int[][] board;
    ArrayList<Integer>[][] possible;
    boolean[][] found;
}

我还是编程新手,所以除了解决这个问题之外的任何建议都会受到欢迎。 (特别是优化possible。这是我迄今为止写过的最亵渎的代码。)

谢谢!

2 个答案:

答案 0 :(得分:3)

我开始阅读你的代码,但感觉比它应该更长,而且这些循环变得非常混乱。没有什么能立刻向我跳出来。你确实说过你不只是想要解决方案,而是建议。

你必须弄清楚问题是否与你的设计有关(它不适用于解决数独)或者在实现中某处只有一个简单的错误。也许通过并写下每个循环正在完成的内容的评论,“橡皮鸭测试”,由此被迫解释一切,你会停止自己并意识到某些东西是不必要的,或者不是它需要的东西。这有助于解决设计问题。

如果问题是实现,你知道如何正式调试应用程序吗?设置断点并按指令进行操作?如果你有一个小虫子,但你没有看到哪里,那就是你要走的路。找到一个失败的非常简单的示例案例,然后运行该测试并在开始时将其分解。一步一步,遵循逻辑。希望你会看到它出错的地方。编写JUnit测试或日志语句很棒,但是当你遇到棘手的bug时,你必须做一些真正的断点调试。

你的一般框架是好的,你有一些对象来保存数据,还有一个很好的干净解决方法,它调用几个不同的方法并循环遍历它们。但是,每一种方法,哇,他们肯定是凌乱的。那种代码,许多使用相同变量名称的紧密循环,大量的数组操作,它很容易沾染东西并得到一个bug,这使得它很难阅读并找到错误。

如果你以前没有Eclipse,那么Eclipse可以很容易地调试java。关于谷歌的很多好教程,所以我不会打扰^ _~

答案 1 :(得分:1)

您似乎没有实现回溯机制。如果你没有实现正确的启发式,有时你必须猜测数字。

启发式是“交易的伎俩”,这里是list of common ones for sudoku

如果你只编写了一些,那么你将陷入死胡同,并且必须猜测。这使得它变得更加困难,因为必须考虑到那些猜测可能是错误的。回溯是一种策略,允许您“回滚”一些猜测并制作不同的猜测。可以把它想象成一种可能性,以制造某种强大的力量来解决数独。

因此,您的两种可能性是实施更多启发式方法或找到一种方法来进行更广泛的猜测