八皇后问题,是一个古老而著名的问题,是回溯算法的典型例题。该问题是十九世纪著名的数学家高斯1850年提出:在8X8格的国际象棋上摆放八个皇后,使其不能互相攻击,即任意两个皇后都不能处于同一行、同一列或同一斜线上,问有多少种摆法。
UC科技笔试最后一道题也考了这个,用递归算法最多得2/3的分数,非递归算法可得满分。
回来的时候百度了一下,百科上对这个问题给了很多种算法解。但是似乎多是递归的算法。
这里用到的是回溯算法,如迷宫问题也一般用回溯实现。
用数组模拟栈,实现回溯操作。数组大小可以事先算出,栈深度,最大不超过行数。
把全局的问题分解为8步,每一行算一步,每步需要保存8列位置的信息(gMask),”/”型斜线上的位置信息(xFlag),”\”型斜线上的位置信息(eFlag),当前的行号(lay),以及计算过的列信息(cFlag,避免回溯时重复计算)。
横向设为i(i=0,1,2..),纵向设为j(0,1,2…),那么”/”型斜线上的皇后坐标应该满足j-i=c,c~[-6,6],通过+6操作对应到0-12,可用13bit位
存储(eFlag)、”\”型斜线上的皇后坐标应该满足j+i=c,c~[1,13],通过-1操作对应到0-12,可用13bit位
存储( xFlag)。
当某一步计算时gMask的低八位填满时说明找到一种解,栈顶元素出栈,继续下一步;找不到可放的位置时,栈顶元素出栈,即回溯到上一步;否则,更新栈顶元素的cFlag,避免重复计算,并将新找到的位置信息,入栈。
代码如下:
#ifndef __DEBUG
#define __DEBUG
#endif
#include <iostream>
using namespace std;
typedef unsigned char byte;
struct Node
{
short eFlag; //j-i
short xFlag; //j+i
byte gMask;//保存全局的掩码位
byte cMask;//保存当前可走的位置
byte lay;//层数
};
int main(int argc,char** argv)
{
Node st[8];
Node *p=NULL;
int cnt=0;
int top=-1;
for(int i=0;i<8;i++)
{
top++;
p=&st[0];
p->cMask=0;
p->gMask=(128>>i);
p->lay=0;
p->eFlag=(1<<(i+6));
p->xFlag=(1<<(i-1));
while(top>=0)
{
Node *t=&st[top];
int cMask=t->cMask;
int gMask=t->gMask;
int dep=(t->lay)+1;
int xf=t->xFlag;
int ef=t->eFlag;
if((gMask&0xff)==0xff)
{
top–;
cnt++;
continue;
}
int j;
for(j=0;j<8;j++)
{
if((cMask>>(7-j))&1) //已经遍历过
continue;
if((gMask>>(7-j))&1) //列位置已占
continue;
if((ef>>(j-dep+6))&1) // “\”斜线已占
continue;
if((xf>>(j+dep-1))&1) // “/”斜线已占
continue;
int tt=(1<<(7-j));
t->cMask|=tt;
top++;
p=&st[top];
p->gMask=gMask|tt;
p->cMask=0;
p->lay=dep;
p->xFlag=xf|(1<<(j+dep-1));
p->eFlag=ef|(1<<(j-dep+6));
break;
}
if(j==8)
{
top–;
}
}
}
cout<<cnt<<endl;
#ifdef __DEBUG
cout<<“Press any key to continue…”<<endl;
cin.get();
#endif
return 0;
}
运行结果92.