递归数独求解器几乎正在工作但是为空网格获得堆栈溢出

时间:2016-01-23 14:13:53

标签: c++ recursion sudoku

我正试图通过递归来解决数独。该计划运作良好。问题是堆栈只能保持4-6K的递归。这意味着,如果我离开soduku的空单元数超过6-7,那么解决它的组合就是:

    4^7 = 16384 > 4-5K...

如何改善程序以减少通话费用?该计划正在解决这个问题。功能:

    void solve_soduku(int soduku[][N*N], int &row, int &col, const bool fix_v[][N*N])

是所有业务。

我在这里给你所有正确的soduku所需的数字,以免浪费你的时间。你可以将它们中的一部分看出来,看看它是如何工作的:

    0 0 1
    0 1 2
    0 2 3
    0 3 4
    1 0 4
    1 1 3
    1 2 2
    1 3 1
    2 0 3
    2 1 1
    2 2 4
    2 3 2
    3 0 2
    3 1 4
    3 2 1
    3 3 3
    -1

和代码:

#include <iostream>     

using namespace std;

const int N = 2;

void zero_soduku(int soduku[][N*N]);
void zero_arr(int temp_arr[], int size);
void get_input(int soduku[][N*N], bool fixed_values[][N*N]);

void solve_soduku(int soduku[][N*N], int &row, int &col, const bool fix_v[][N*N]);

bool check_soduku(const int soduku[][N*N]);
bool check_rows(const int soduku[][N*N]);
bool check_cols(const int soduku[][N*N]);
bool check_sub_interval(const int soduku[][N*N]);

void print_soduku(const int soduku[][N*N]);

int main() {
    int soduku[N*N][N*N] = { 0 }, row = 0, col = 0;
    bool fixed_values[N*N][N*N] = { false };

    get_input(soduku, fixed_values);

    solve_soduku(soduku, row, col, fixed_values);

    cout << endl;

    print_soduku(soduku);

    system("pause");

    return EXIT_SUCCESS;
}

bool check_soduku(const int soduku[][N*N]) {
    if (check_rows(soduku) && check_cols(soduku) && check_sub_interval(soduku))
        return true;
    return false;
}

bool check_rows(const int soduku[][N*N]) {
    int temp_arr[N*N] = { 0 };

    for (auto i = 0; i < N*N; i++) {
        zero_arr(temp_arr, N*N);
        for (auto j = 0; j < N*N; j++)
            temp_arr[soduku[i][j] - 1]++;
        for (auto k = 0; k < N*N; k++)
            if (temp_arr[k]>1)
                return false;
    }

    return true;
}

bool check_cols(const int soduku[][N*N]) {
    int temp_arr[N*N] = { 0 };

    for (auto i = 0; i < N*N; i++) {
        zero_arr(temp_arr, N*N);
        for (auto j = 0; j < N*N; j++)
            temp_arr[soduku[j][i] - 1]++;
        for (auto k = 0; k < N*N; k++)
            if (temp_arr[k]>1)
                return false;
    }

    return true;
}

bool check_sub_interval(const int soduku[][N*N]) {
    int temp_arr[N*N] = { 0 };

    for (auto rows_intervals = 0; rows_intervals < N; rows_intervals++)
        for (auto cols_intervals = 0; cols_intervals < N; cols_intervals++)
            for (auto i = rows_intervals*N; i < rows_intervals*N + N; i++)
                for (auto j = cols_intervals*N; j < cols_intervals*N + N; j++) {
                    temp_arr[soduku[i][j] - 1]++;
                    //end of interval, check if !good interval
                    if (i == rows_intervals*N + N - 1 && j == cols_intervals*N + N - 1)  {
                        for (auto k = 0; k < N*N; k++)
                            if (temp_arr[k]>1)
                                return false;
                        zero_arr(temp_arr, N*N);
                    }
                }
    return true;
}

void solve_soduku(int soduku[][N*N], int &row, int &col, const bool fix_v[][N*N]) {
    static int counter = 0;
    counter++;
    cout << endl << counter << endl;

    //Not empty cell
    if (soduku[row][col] != 0)
        //Not end of line
        if (col < N*N - 1) {
            col++;
            solve_soduku(soduku, row, col, fix_v);
        }
        else
            //Not end of rows
            if (row < N*N - 1) {
                row++;
                col = 0;
                solve_soduku(soduku, row, col, fix_v);
            }
            else
                //end of soduku
                if (check_soduku(soduku)) {
                    print_soduku(soduku);
                    return;
                }
    ///////  Finishd soduku but answaer not good  //////////////////
                else
                    //Last cell not max
                    if (soduku[row][col] < N*N - 1) {
                        soduku[row][col]++;
                        print_soduku(soduku);
                        cout << endl;
                        solve_soduku(soduku, row, col, fix_v);
                    }
    //Last cell max, going back...
                    else {
                        while (soduku[row][col] == N*N || fix_v[row][col]) {
                            if (!fix_v[row][col]) {
                                soduku[row][col] = 1;
                                print_soduku(soduku);
                                cout << endl;
                            }
                            if (col > 0) {
                                col--;
                                continue;
                            }
                            if (col == 0 && row > 0) {
                                col = N*N - 1;
                                row--;
                            }

                        }
                        if (!fix_v[row][col]) {
                            soduku[row][col]++;
                            print_soduku(soduku);
                            cout << endl;
                        }
                        solve_soduku(soduku, row, col, fix_v);
                    }
                    //////////////////////////////////////////////////////////////////////////  
                    //Empty cell
    else {
        soduku[row][col]++;
        print_soduku(soduku);
        cout << endl;
        solve_soduku(soduku, row, col, fix_v);
    }

}

void zero_arr(int temp_arr[], int size) {
    for (auto i = 0; i < size; i++)
        temp_arr[i] = 0;
}

void zero_soduku(int soduku[][N*N]) {
    for (int i = 0; i < N*N; i++)
        for (int j = 0; j < N*N; j++)
            soduku[i][j] = 0;
}

void get_input(int soduku[][N*N], bool fixed_values[][N*N]) {
    cout << endl << "Please enter locatin and nums into soduku: ";
    int row = 0, col, value;
    while (row != -1) {
        cin >> row;
        if (row == -1)
            return;
        cin >> col >> value;
        soduku[row][col] = value;
        fixed_values[row][col] = true;
    }
}

void print_soduku(const int soduku[][N*N]) {
    for (auto i = 0; i < N*N; i++)
        for (auto j = 0; j < N*N; j++) {
            cout << soduku[i][j] << " ";
            if (j == N*N - 1)
                cout << endl;
        }
    //system("pause");
}`enter code here`

1 个答案:

答案 0 :(得分:2)

您的算法大概是:

1)依次尝试每一步

2)检查整个电路板是否有效

3)重复直到整个电路板都已填满

这显然效率很低。代码将会做出许多违法行为,然后事后才意识到这一点。

我建议你完全摆脱这一点,并试图实现一些更高效的东西。尝试思考基于碳的生命形式如何解决数独难题,并​​实施相同的算法。当你解决数独谜题时,你也做了上述方法吗?当然不是。你做这样的事情:

1)对于棋盘上的每个位置,而不是仅存储该位置的当前号码(如果有的话),还存储其他信息:即,如果该位置没有号码,也存储所有可能合法的号码移动到那个位置。

例如,对于一个完全空的板,数独板上的每个位置都将包含所有值1-9。然后,我们进行下一个合乎逻辑的步骤:

2)当移动并将值放在某个位置(例如4)时,您将从其3x3平方中的所有其他单元格中删除值4,并从同一行和列中的所有其他单元格中删除4。因为该数字将不再是这些单元格中的有效移动。相反,当撤消移动并从单元格中移除4时,这意味着值4现在在其3x3方格及其行和列的所有单元格中都是合法的,因此您可以将此值放在所有这些位置中,作为一个现在在这些职位上合法行动的数字。

3)在决定下一步做什么时,首先扫描电路板,寻找只有一个可能合法号码的电池。当然,这意味着这是该单元格的唯一合法行动,因此您可以实现。

4)如果您发现任何没有合法值的单元格,这意味着您已达到无法解决的状态,因此您将撤消上次移动,然后尝试从该点开始的下一个有效移动。

5)否则,您应该选择剩下合法移动最少的一个单元格,先进行移动,然后继续前进,然后如果达到无法解决的状态,然后返回此移动,则撤消它,并尝试下一步行动。

在我看来,这种方法应该更有效率,因为它最终会导致非法移动次数最少。

它也非常模仿碳基生命形式如何自己解决数独难题。

P.S。要使用预先填充的数字初始化一个新的数独谜题,只需从一个空的数独板开始,所有单元格允许所有数字1-9作为合法移动,然后如上所述进行每次移动以填充数独板上的初始数字