java:使用深度优先搜索实现8皇后

时间:2014-01-31 03:03:57

标签: java artificial-intelligence n-queens

我尝试使用深度搜索实现8皇后任何初始状态它适用于空板(在板上没有女王),但我需要它工作初始状态,如果有一个解决方案,如果没有对于这种初始状态的解决方案,它将打印出没有解决方案

这是我的代码:

public class depth {
   public static void main(String[] args) {
       //we create a board
       int[][] board = new int[8][8];
       board [0][0]=1;
       board [1][1]=1;
       board [2][2]=1;
       board [3][3]=1;
       board [4][4]=1;
       board [5][5]=1;
       board [6][6]=1;
       board [7][7]=1;

       eightQueen(8, board, 0, 0, false);
       System.out.println("the solution as pair");
       for(int i=0;i<board.length;i++){
           for(int j=0;j<board.length;j++)
               if(board[i][j]!=0)

               System.out.println("  ("+i+" ,"+j +")");
       }
       System.out.println("the number of node stored in memory "+count1);
   }
      public static int count1=0;
     public static void eightQueen(int N, int[][] board, int i, int j, boolean found) {

    long startTime = System.nanoTime();//time start

    if (!found) {
        if (IsValid(board, i, j)) {//check if the position is valid
            board[i][j] = 1;

            System.out.println("[Queen added at (" + i + "," + j + ")");
            count1++;
            PrintBoard(board);


            if (i == N - 1) {//check if its the last queen
                found = true;
                PrintBoard(board);
                double endTime = System.nanoTime();//end the method time

                double duration = (endTime - startTime)*Math.pow(10.0, -9.0);
                System.out.print("total Time"+"= "+duration+"\n");
            }
            //call the next step
            eightQueen(N, board, i + 1, 0, found);
        } else {

            //if the position is not valid & if reach the last row we backtracking
            while (j >= N - 1) {
                int[] a = Backmethod(board, i, j);
                i = a[0];
                j = a[1];

                System.out.println("back at (" + i + "," + j + ")");
                PrintBoard(board);
            }
            //we do the next call
            eightQueen(N, board, i, j + 1, false);
        }
    }

}

public static int[] Backmethod(int[][] board, int i, int j) {
    int[] a = new int[2];
    for (int x = i; x >= 0; x--) {
        for (int y = j; y >= 0; y--) {
            //search for the last queen
            if (board[x][y] != 0) {
                //deletes the last queen and returns the position
                board[x][y] = 0;
                a[0] = x;
                a[1] = y;
                return a;
            }
        }
    }
    return a;
}

public static boolean IsValid(int[][] board, int i, int j) {

    int x;
    //check the queens in column
    for (x = 0; x < board.length; x++) {
        if (board[i][x] != 0) {
            return false;
        }
    }
    //check the queens in row
    for (x = 0; x < board.length; x++) {
        if (board[x][j] != 0) {
            return false;
        }
    }
    //check the queens in the diagonals
    if (!SafeDiag(board, i, j)) {
        return false;
    }
    return true;
}

public static boolean SafeDiag(int[][] board, int i, int j) {

    int xx = i;
    int yy = j;
    while (yy >= 0 && xx >= 0 && xx < board.length && yy < board.length) {
        if (board[xx][yy] != 0) {
            return false;
        }
        yy++;
        xx++;
    }
    xx = i;
    yy = j;
    while (yy >= 0 && xx >= 0 && xx < board.length && yy < board.length) {
        if (board[xx][yy] != 0) {
            return false;
        }
        yy--;
        xx--;
    }
    xx = i;
    yy = j;
    while (yy >= 0 && xx >= 0 && xx < board.length && yy < board.length) {
        if (board[xx][yy] != 0) {
            return false;
        }
        yy--;
        xx++;
    }
    xx = i;
    yy = j;
    while (yy >= 0 && xx >= 0 && xx < board.length && yy < board.length) {
        if (board[xx][yy] != 0) {
            return false;
        }
        yy++;
        xx--;
    }
    return true;
}
public static void PrintBoard(int[][] board) {
    System.out.print(" ");
    for (int j = 0; j < board.length; j++) {
        System.out.print(j);
    }
    System.out.print("\n");
    for (int i = 0; i < board.length; i++) {
        System.out.print(i);
        for (int j = 0; j < board.length; j++) {
            if (board[i][j] == 0) {
                System.out.print(" ");
            } else {
                System.out.print("Q");
            }
        }
        System.out.print("\n");
    }
}


}

例如对于这个初始状态,它给出了以下错误:

Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError

我被卡住了,我认为错误是无限调用该方法如何解决这个问题。

任何想法都会有所帮助,提前谢谢。

注意:广义是二维数组,当我把(1)它意味着此时有女王。

注2: 我把初始状态作为以下工作:

       board [0][0]=1;
       board [1][1]=1;
       board [2][2]=1;
       board [3][3]=1;
       board [4][4]=1;
       board [5][5]=1;
       board [6][6]=1;
       board [7][1]=1; 

3 个答案:

答案 0 :(得分:2)

你问过如何解决它的想法(与解决方案截然不同!)所以,这里有几个提示:

提示#1:

如果在递归程序中得到StackOverflowError,则可能意味着以下两种情况之一:

  • 你的问题太“深”,或者
  • 你的代码中有一个错误导致它无限地递归

在这种情况下,问题的深度很小(8),所以这必须是一个递归错误。

提示#2:

如果检查堆栈跟踪,您将看到堆栈中每个调用的方法名称和行号。这......和一些想法......应该可以帮助你弄清楚代码中的递归模式(如实现的那样!)。

提示#3:

使用调试器Luke ......

提示#4:

如果您希望其他人阅读您的代码,请更加注重风格。您的缩进在最重要的方法中搞砸了,并且您已经犯了(IMO)不可原谅的错误,忽略了标识符的Java样式规则。方法名称必须以小写字母开头,类名必须以大写字母开头。

(原则上我很快就停止阅读你的代码了。)

答案 1 :(得分:2)

[编辑:添加了条件输出提示。]

添加到@ StephenC的答案:

这是一段复杂的代码,特别是如果你没有编程Java的经验。

我执行了你的代码,它一遍又一遍地反复输出(和结束)

back at (0,0)
 01234567
0
1 Q
2  Q
3   Q
4    Q
5     Q
6      Q
7       Q
back at (0,0)

然后用这个

崩溃
Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError
    at java.nio.Buffer.<init>(Unknown Source)
    ...
    at java.io.PrintStream.print(Unknown Source)
    at java.io.PrintStream.println(Unknown Source)
    at Depth.eightQueen(Depth.java:56)
    at Depth.eightQueen(Depth.java:60)
    at Depth.eightQueen(Depth.java:60)
    at Depth.eightQueen(Depth.java:60)
    at Depth.eightQueen(Depth.java:60)
    ...

我的第一直觉总是添加一些System.out.println(...)来找出哪些内容出错了,但这在这里不起作用。

我看到的唯一两个选项是

  • 熟悉调试器并使用它来逐步完成并分析它为什么永远不会停止循环
  • 分手吧!你怎么能希望处理这样一个大问题而不把它分解成易消化的块?

更不用说8-queens的概念开始时很复杂。


还有一个想法:

System.out.println()在当前实现时没用,因为它有无限的输出。调试器在这里是更好的解决方案,但另一种选择是以某种方式限制输出。例如,在顶部创建一个计数器

private static final int iITERATIONS = 0;

而不是

System.out.println("[ANUMBERFORTRACING]: ... USEFUL INFORMATION ...")

使用

conditionalSDO((iITERATIONS < 5), "[ANUMBERFORTRACING]: ... USEFUL INFORMATION");

这是功能:

private static final void conditionalSDO(boolean b_condition, String s_message)  {
   if(b_condition)  {
       System.out.println(s_message);
   }
}

另一种选择是不限制输出,而是限制write it to a file

我希望这些信息可以帮到你。

(注意:我编辑了OP的代码是可编译的。)

答案 2 :(得分:0)

尝试在IsValid

的行中更改方法for (x = 0; x < board.length - 1; x++)
public static boolean IsValid(int[][] board, int i, int j) {
    int x;
    //check the queens in column
    for (x = 0; x < board.length - 1; x++) {
        if (board[i][x] != 0) {
            return false;
        }
    }
    //check the queens in row
    for (x = 0; x < board.length - 1; x++) {
        if (board[x][j] != 0) {
            return false;
        }
    }
    //check the queens in the diagonals
    if (!SafeDiag(board, i, j)) {
        return false;
    }
    return true;
}