如何生成-complete-sudoku板?算法错误

时间:2013-03-28 19:13:24

标签: java algorithm sudoku complete

我正在尝试生成一个完整的(即,每个单元格中填充一个数字)类似Sudoku的板。这是与sudokus无关的其他东西,所以我对达到可以解决的白色方块或与sudokus有关的任何东西都不感兴趣。不知道你是否知道我的意思。

我在java中完成了这个:

private int sudokuNumberSelector(int x, int y, int[][] sudoku) {


    boolean valid = true;
    String validNumbers = new String();
    int[] aValidNumbers;
    int squarexstart = 0;
    int squareystart = 0;
    int b = 0;                          // For random numbers
    Random randnum = new Random();
    randnum.setSeed(new Date().getTime());

    // Check numbers one by one
    for(int n = 1; n < 10; n++) {

        valid = true;

        // Check column
        for(int i = 0; i < 9; i++) {
            if(sudoku[i][y] == n) {
                valid = false;
            }
        }

        // Check file
        for(int j = 0; j < 9; j++) {
            if(sudoku[x][j] == n) {
                valid = false;
            }
        }

        // Check square
        switch (x) {
        case 0: case 1: case 2: squarexstart = 0; break;
        case 3: case 4: case 5: squarexstart = 3; break;
        case 6: case 7: case 8: squarexstart = 6; break;
        }

        switch (y) {
        case 0: case 1: case 2: squareystart = 0; break;
        case 3: case 4: case 5: squareystart = 3; break;
        case 6: case 7: case 8: squareystart = 6; break;
        }

        for(int i = squarexstart; i < (squarexstart + 3); i++ ) {
            for(int j = squareystart; j < (squareystart + 3); j++ ) {
                if(sudoku[i][j] == n) {
                    valid = false;
                }
            }
        }

        // If the number is valid, add it to the String
        if(valid) {
            validNumbers += n;
        }
    }

    if(validNumbers.length() != 0) {

        // String to int[]
        aValidNumbers = fromPuzzleString(validNumbers);

        // By this random number, return the valid number in its position
        Log.d(TAG, "NUMBERS: " + validNumbers.length()); 

        // Select a random number from the int[]
        b = randnum.nextInt((aValidNumbers.length));


        return aValidNumbers[b];

    } else {
        return 0;
    }
}

从这段代码中调用此方法:

int[][] sudoku = new int[9][9];

for(int i = 0; i < 9; i++) {
            for(int j = 0; j < 9; j++) {
                sudoku[i][j] = sudokuNumberSelector(i, j, sudoku);
            }
        }

但它并不像看起来那么容易!当算法生成了像这样的板的一部分时,循环在单元格上以粗体显示:

|||164527389|||
|||983416257|||
|||257938416|||
|||719352648|||
|||3256791**0**0|||
|||000000000|||
|||000000000|||
|||000000000|||
|||000000000|||

此单元格中没有数字,因为根据数独规则的所有数字已经在列,行或方格上!

这对我来说是一场噩梦。这有什么办法可以解决这个问题吗?如果没有,我想我必须重做一切,好像我正在进行数独游戏。

提前致谢。

6 个答案:

答案 0 :(得分:6)

问题在于,在大多数情况下,无法使用随机数生成完整的电路板,在不可能使用下一个电池的情况下,必须使用回溯。 我曾经写过一个数独游戏,所以这是生成填充板的代码片段。

这是Cell类。

 public class SudokuCell implements Serializable {

    private int value;
    private boolean filled;
    private HashSet<Integer> tried;

    public SudokuCell() {
        filled = false;
        tried = new HashSet();
    }

    public boolean isFilled() {
        return filled;
    }

    public int get() {
        return value;
    }

    public void set(final int number) {
        filled = true;
        value = number;
        tried.add(number);
    }

    public void clear() {
        value = 0;
        filled = false;
    }

    public void reset() {
        clear();
        tried.clear();
    }

    public void show() {
        filled = true;
    }

    public void hide() {
        filled = false;
    }

    public boolean isTried(final int number) {
        return tried.contains(number);
    }

    public void tryNumber(final int number) {
        tried.add(number);
    }

    public int numberOfTried() {
        return tried.size();
    }
 }

这是Field类(将所有数据保存在一个对象中非常方便。)

 public class SudokuField implements Serializable {

    private final int blockSize;
    private final int fieldSize;
    private SudokuCell[][] field;

    public SudokuField(final int blocks) {
        blockSize = blocks;
        fieldSize = blockSize * blockSize;
        field = new SudokuCell[fieldSize][fieldSize];
        for (int i = 0; i < fieldSize; ++i) {
            for (int j = 0; j < fieldSize; ++j) {
                field[i][j] = new SudokuCell();
            }
        }
    }

    public int blockSize() {
        return blockSize;
    }

    public int fieldSize() {
        return fieldSize;
    }

    public int variantsPerCell() {
        return fieldSize;
    }

    public int numberOfCells() {
        return fieldSize * fieldSize;
    }

    public void clear(final int row, final int column) {
        field[row - 1][column - 1].clear();
    }

    public void clearAllCells() {
        for (int i = 0; i < fieldSize; ++i) {
            for (int j = 0; j < fieldSize; ++j) {
                field[i][j].clear();
            }
        }
    }

    public void reset(final int row, final int column) {
        field[row - 1][column - 1].reset();
    }

    public void resetAllCells() {
        for (int i = 0; i < fieldSize; ++i) {
            for (int j = 0; j < fieldSize; ++j) {
                field[i][j].reset();
            }
        }
    }

    public boolean isFilled(final int row, final int column) {
        return field[row - 1][column - 1].isFilled();
    }

    public boolean allCellsFilled() {
        for (int i = 0; i < fieldSize; ++i) {
            for (int j = 0; j < fieldSize; ++j) {
                if (!field[i][j].isFilled()) {
                    return false;
                }
            }
        }
        return true;
    }

    public int numberOfFilledCells() {
        int filled = 0;
        for (int i = 1; i <= fieldSize; ++i) {
            for (int j = 1; j <= fieldSize; ++j) {
                if (isFilled(i, j)) {
                    ++filled;
                }
            }
        }
        return filled;
    }

    public int numberOfHiddenCells() {
        return numberOfCells() - numberOfFilledCells();
    }

    public int get(final int row, final int column) {
        return field[row - 1][column - 1].get();
    }

    public void set(final int number, final int row, final int column) {
        field[row - 1][column - 1].set(number);
    }

    public void hide(final int row, final int column) {
        field[row - 1][column - 1].hide();
    }

    public void show(final int row, final int column) {
        field[row - 1][column - 1].show();
    }

    public void tryNumber(final int number, final int row, final int column) {
        field[row - 1][column - 1].tryNumber(number);
    }

    public boolean numberHasBeenTried(final int number, final int row, final int column) {
        return field[row - 1][column - 1].isTried(number);
    }

    public int numberOfTriedNumbers(final int row, final int column) {
        return field[row - 1][column - 1].numberOfTried();
    }

    public boolean checkNumberBox(final int number, final int row, final int column) {
        int r = row, c = column;
        if (r % blockSize == 0) {
            r -= blockSize - 1;
        } else {
            r = (r / blockSize) * blockSize + 1;
        }
        if (c % blockSize == 0) {
            c -= blockSize - 1;
        } else {
            c = (c / blockSize) * blockSize + 1;
        }
        for (int i = r; i < r + blockSize; ++i) {
            for (int j = c; j < c + blockSize; ++j) {
                if (field[i - 1][j - 1].isFilled() && (field[i - 1][j - 1].get() == number)) {
                    return false;
                }
            }
        }
        return true;
    }

    public boolean checkNumberRow(final int number, final int row) {
        for (int i = 0; i < fieldSize; ++i) {
            if (field[row - 1][i].isFilled() && field[row - 1][i].get() == number) {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }

    public boolean checkNumberColumn(final int number, final int column) {
        for (int i = 0; i < fieldSize; ++i) {
            if (field[i][column - 1].isFilled() && field[i][column - 1].get() == number) {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }

    public boolean checkNumberField(final int number, final int row, final int column) {
        return (checkNumberBox(number, row, column)
                && checkNumberRow(number, row)
                && checkNumberColumn(number, column));
    }

    public int numberOfPossibleVariants(final int row, final int column) {
        int result = 0;
        for (int i = 1; i <= fieldSize; ++i) {
            if (checkNumberField(i, row, column)) {
                ++result;
            }
        }
        return result;
    }

    public boolean isCorrect() {
        for (int i = 0; i < fieldSize; ++i) {
            for (int j = 0; j < fieldSize; ++j) {
                if (field[i][j].isFilled()) {
                    int value = field[i][j].get();
                    field[i][j].hide();
                    boolean correct = checkNumberField(value, i + 1, j + 1);
                    field[i][j].show();
                    if (!correct) {
                        return false;
                    }
                }
            }
        }
        return true;
    }

    public Index nextCell(final int row, final int column) {
        int r = row, c = column;
        if (c < fieldSize) {
            ++c;
        } else {
            c = 1;
            ++r;
        }
        return new Index(r, c);
    }

    public Index cellWithMinVariants() {
        int r = 1, c = 1, min = 9;
        for (int i = 1; i <= fieldSize; ++i) {
            for (int j = 1; j <= fieldSize; ++j) {
                if (!field[i - 1][j - 1].isFilled()) {
                    if (numberOfPossibleVariants(i, j) < min) {
                        min = numberOfPossibleVariants(i, j);
                        r = i;
                        c = j;
                    }
                }
            }
        }
        return new Index(r, c);
    }

    public int getRandomIndex() {
        return (int) (Math.random() * 10) % fieldSize + 1;
    }
}

最后填充游戏板的功能

private void generateFullField(final int row, final int column) {
    if (!field.isFilled(field.fieldSize(), field.fieldSize())) {
        while (field.numberOfTriedNumbers(row, column) < field.variantsPerCell()) {
            int candidate = 0;
            do {
                candidate = field.getRandomIndex();
            } while (field.numberHasBeenTried(candidate, row, column));
            if (field.checkNumberField(candidate, row, column)) {
                field.set(candidate, row, column);
                Index nextCell = field.nextCell(row, column);
                if (nextCell.i <= field.fieldSize()
                        && nextCell.j <= field.fieldSize()) {
                    generateFullField(nextCell.i, nextCell.j);
                }
            } else {
                field.tryNumber(candidate, row, column);
            }
        }
        if (!field.isFilled(field.fieldSize(), field.fieldSize())) {
            field.reset(row, column);
        }
    }
}

重点是您在继续之前保存已经为每个单元格尝试过的数字。如果你必须到死胡同,你只需要为前一个单元格尝试另一个数字。如果没有可能,擦除该单元格并退回一个单元格。迟早你会完成它。 (它会花费很少的时间)。

答案 1 :(得分:3)

从解决的 Sudoko 开始,如下所示:

ABC DEF GHI
329 657 841 A
745 831 296 B
618 249 375 C

193 468 527 D
276 195 483 E
854 372 619 F

432 716 958 G 
587 923 164 H 
961 584 732 I

然后通过切换列和切换行来置换它。如果你只在以下组ABC,DEF,GHI中切换,数独仍然可以解决。

排列版本(切换列):

BCA DFE IGH   
293 675 184 A 
457 813 629 B 
186 294 537 C 

931 486 752 D 
762 159 348 E 
548 327 961 F 

324 761 895 G 
875 932 416 H 
619 548 273 I 

经过更多排列(切换行)之后:

BCA DFE IGH   
293 675 184 A 
186 294 537 C 
457 813 629 B 

931 486 752 D 
548 327 961 F 
762 159 348 E 

875 932 416 H 
619 548 273 I 
324 761 895 G 

答案 2 :(得分:2)

您的问题是您正在使用字符串。尝试使用整数的递归算法。该算法对任何大小的数独都有用。虽然在每次通话中选择随机数确实有效,但它需要更长的时间。如果您选择一组随机数,如果下一个单元格不起作用,那么您将不再使用相同的数字。该算法每次都会创建一个独特的谜题。

public class Sudoku {
    //box size, and game SIZE ==> e.g. size = 3, SIZE = 9
    //game will be the game
    private int size, SIZE;
    private int[][] game;

    public Sudoku(int _size) {
        size = _size;
        SIZE = size*size;
        game = generateGame();
    }

    //This will return the game
    private int[][] generateGame() {
        //Set everything to -1 so that it cannot be a value
        int[][] g = new int[SIZE][SIZE];
        for(int i = 0; i < SIZE; i++)
            for(int j = 0; j < SIZE; j++)
                g[i][j] = -1;

        if(createGame(0, 0, g))
            return g;
        return null;
    }

    //Create the game
    private boolean createGame(int x, int y, int[][] g) {
        //An array of integers
        Rand r = new Rand(SIZE);

        //for every random num in r
        for(int NUM = 0; NUM < size; NUM++) {
            int num = r.get(NUM);

            //if num is valid
            if(isValid(x, y, g, num)) {
                //next cell coordinates
                int nx = (x+1)%SIZE, ny = y;
                if(nx == 0) ny++;

                //set this cell to num
                g[x][y] = num;

                //if the next cell is valid return true
                if(createGame(nx, ny, g)) return true;

                //otherwise return false
                g[x][y] = -1;
                return false;
            }
        }
        return false;
    }

    private boolean isValid(int x, int y, int[][] g, int num) {
        //Rows&&Cols
        for(int i = 0; i < SIZE; i++)
            if(g[i][y] == num || g[x][i] == num) return false;
        //Box
        int bx = x - x%size;, by = y - y%size;
        for(int i = bx; i < bx + size; i++) {
            for(int j = by; j < by + size; j++) {
                if(g[i][j] == num)return false;
            }
        }
        return true;
    }
}

public class Rand {
    private int rSize;
    private int[] r; 
    public Rand(int _size) {
        rSize = _size;
        r = new int[size];
        for(int i = 0; i < rSize; r++)r[i] = i;
        for(int i = 0; i < rSize*5; r++) {
            int a = (int)(Math.random()*rSize);
            int b = (int)(Math.random()*rSize);
            int n = r[a];
            r[a] = r[b];
            r[b] = n;
    }
    public void get(int i) {
        if(i >= 0 && i < rSize) return r[i]; return -1;
    } 
}

答案 3 :(得分:1)

您将不得不实施backtracking算法。

  • 对于81个位置中的每个位置,生成1到9的集合。
  • 重复直到解决
    • 解决一个位置问题。从集合中选择一个号码。
    • 从同一行,列和方块中的所有集中删除该数字。
    • 如果发生冲突,请回溯到已知的好位置,并解决不同的位置。

您可能必须使用递归函数,以便可以回溯。

答案 4 :(得分:1)

你至少有几种方法可以做到这一点,但通常你需要重复/回溯。拥有求解器也是很棒的,只是为了检查部分填充的拼图是否有解决方案(以及唯一的 - 用于停止标准 - 如果你想要真正的数独)。

在执行回溯/重复时,您需要:

  • 随机选择可用的空单元格(您可以通过测量给定单元格上仍然空闲的数字格式来优化此步骤,然后进行排序)

  • 随机选择该单元格中的可用数字

  • 您填写单元格并检查解决方案是否存在,如果是,请更进一步,如果没有 - 执行后退步骤。

起点: - 从完全空的拼图开始 - 从部分填充的拼图开始 - 从解决拼图开始(有很多变换不会改变解决方案的存在,但会使拼图变得不同 - 即:反射,旋转,换位,段交换,列/行在段内交换,排列等)

我最近使用的是Janet Sudoku库,它提供了解算器,生成器和拼图转换方法。

Janet Sudoku website

请参阅GitHub上提供的以下源代码

Sudoku Solver

Sudoku Generator

Sudoku Transformations

图书馆的使用非常简单,即:

SudokuGenerator g = new SudokuGenerator();
int[][] puzzle = g.generate();
SudokuSolver s = new SudokuSolver(puzzle);
s.solve();
int[][] solvedPuzzle = s.getSolvedBoard();

致以最诚挚的问候,

答案 5 :(得分:0)

只需生成1到9之间的一些随机数并看到它适合给定的单元格[i] [j]它每次都会为您提供一组新的数字,因为每个单元格编号都是根据当前系统时间随机生成的。

public int sudokuNumberSelector(int i, int j, int[][] sudoku) {
    while (true) {
        int temp = (int) ((System.currentTimeMillis()) % 9) + 1;//Just getting some random number
        while (temp < 10) {
        boolean setRow = false, setColomn = false, setBlock = false;
            for (int a = 0; a < 9; a++) {
                if (sudoku[a][j] == temp) {
                    setRow = true;
                    break;
                }
            }

            for (int a = 0; a < 9; a++) {
                if (sudoku[i][a] == temp) {
                    setColomn = true;
                    break;
                }
            }
            for (int a = i - (i % 3); a < i - (i % 3)+ 3; a++) {
                for (int b = j - (j % 3); b < j - (j % 3)+3; b++) {
                    if (sudoku[a][b] == temp) {
                        setBlock = true;
                        a = 3;
                        b = 3;
                    }
                }
            }
            if(setRow | setColomn | setBlock == false){
                return temp;
            }
            temp++;
        }
    }
}