Question

当为n-Queen问题的所有可能解决方案实现算法时，我发现许多分支都达到了相同的解决方案。有没有什么好方法可以为n-Queens问题生成每个独特的解决方案？如何避免不同分支生成的重复解决方案（存储和比较除外）？

以下是我尝试过的第一个解决方案： http://www.ideone.com/hDpr3

代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

/* crude */

#define QUEEN 'Q'
#define BLANK '.'

int is_valid (char **board, int n, int a, int b)
{
  int i, j;

  for (i=0; i<n; i++)
  {
    if (board[a][i] == QUEEN)
      return 0;
    if (board[i][b] == QUEEN)
      return 0;
  }

  for (i=a, j=b; (i>=0) && (j>=0); i--, j--)
  {
    if (board[i][j] == QUEEN)
      return 0;
  }

  for (i=a, j=b; (i<n) && (j<n); i++, j++)
  {
    if (board[i][j] == QUEEN)
      return 0;
  }

  for (i=a, j=b; (i>=0) && (j<n); i--, j++)
  {
    if (board[i][j] == QUEEN)
      return 0;
  }

  for (i=a, j=b; (i<n) && (j>=0); i++, j--)
  {
    if (board[i][j] == QUEEN)
      return 0;
  }
  return 1;
}

void show_board (char **board, int n)
{
  int i, j;

  for (i=0; i<n; i++)
  {
    printf ("\n");
    for (j=0; j<n; j++)
    {
      printf (" %c", board[i][j]);
    }
  }
}

int nqdfs_all (char **board, int n, int d)
{
  int i, j, ret = 0;

  /* the last queen was placed on the last depth
   * therefore this dfs branch in the recursion 
   * tree is a solution, return 1
   */
  if (d == n)
  {
    /* Print whenever we find one solution */
    printf ("\n");
    show_board (board, n);
    return 1;
  }

  /* check all position */
  for (i=0; i<n; i++)
  {
    for (j=0; j<n; j++)
    {
      if (is_valid (board, n, i, j))
      {
    board[i][j] = QUEEN;
    nqdfs_all (board, n, d + 1);
    board[i][j] = BLANK;
      }
    }
  }

  return ret;  
}

int nqdfs_first (char **board, int n, int d)
{
  int i, j, ret = 0;

  /* the last queen was placed on the last depth
   * therefore this dfs branch in the recursion 
   * tree is a solution, return 1
   */
  if (d == n)
    return 1;

  /* check all position */
  for (i=0; i<n; i++)
  {
    for (j=0; j<n; j++)
    {
      if (is_valid (board, n, i, j))
      {
    board[i][j] = QUEEN;
    ret = nqdfs_first (board, n, d + 1);
    if (ret)
    {
      /* if the first branch is found, tell about its 
       * success to its parent, we will not look in other
       * solutions in this function.
       */
      return ret;
    }
    else
    {
      /* this was not a successful path, so replace the
       * queen with a blank, and prepare board for next
       * pass
       */
      board[i][j] = BLANK;
    }
      }
    }
  }

  return ret;
}

int main (void)
{
  char **board;
  int n, i, j, ret;

  printf ("\nEnter \"n\": ");
  scanf ("%d", &n);

  board = malloc (sizeof (char *) * n);
  for (i=0; i<n; i++)
  {
    board[i] = malloc (sizeof (char) * n);
    memset (board[i], BLANK, n * sizeof (char));
  }

  nqdfs_first (board, n, 0);
  show_board (board, n);

  printf ("\n");
  return 0;
}

要生成所有可能的解决方案，我使用了相同的代码nqdfs_all ()函数，但未将控件返回给父级，而是继续枚举和检查。对此函数的调用显示不同分支到达的重复结果。

Answer 1

你应该利用每个女王必须放在不同的栏目中的事实。如果你已经在前k列中放置了k个皇后，则递归地将皇后号码k + 1放在第k + 1列中并经过第1行到第n行（而不是通过所有n * n个小区，正如你现在所做的那样）。对于每个有效的展示位置，请继续k：= k + 1。这将避免任何重复的结果，因为这个算法根本不会产生任何重复的板。

编辑：关于避免对称性的问题：可以事先避免其中的一部分，例如，将第1列中的女王1限制为第1行，...... n/2。如果要完全避免对称解决方案的输出，则必须将每个找到的解决方案存储在列表中，每当找到新解决方案时，在打印之前，请测试列表中是否存在其中一个对称等效解决方案。

为了提高效率，您可以使用每个电路板的“规范表示”，定义如下。生成给定一个的所有对称板，将其中的每一个打包成一个字节数组，并在这些数组中保留数组，该数组被解释为一个大数字，具有最小值。这个压缩表示是每个板的对称类的唯一标识符，可以很容易地放在字典/哈希表中，这样可以测试该对称类是否已经非常有效。

n-Queen算法的所有可能解决方案

1 个答案: