八皇后问题是一个以国际象棋为背景的问题:如何能够在8×8的国际象棋棋盘上放置八个皇后,使得任何一个皇后都无法直接吃掉其他的皇后?为了达到此目的,任两个皇后都不能处于同一条横行、纵行或斜线上。八皇后问题可以推广为更一般的n皇后摆放问题:这时棋盘的大小变为n×n,而皇后个数也变成n。当且仅当n = 1或n ≥ 4时问题有解。
回溯法的算法核心在于判断下一个节点是否有希望,如果有希望就继续判断下下个节点,若无希望则对此节点进行“剪枝”,即不再判断此节点以下的所有节点。具体实现是设置一个x[0..n]的数组,里面j=x[i] 表示放置的位置是第i行第j列。通过判断x数组内的数字来判断是否可放。
1、每行放置皇后伪代码如下:
Put(x[0….n],n,k)
if k<n
for(i=0;i<n;i++)
x[k]=i;
if check==true //check函数用来判断此位置是否可放
Put(x,n,k+1) //放下一个节点
2、每次放置判断是否合适,是根据前k行的放置位置是否在同一列或者斜前后来判断,而前k行的放置位置则用x[0…k-1]表示,。伪代码如下:
Bool Check(x[0….n],n,k)
for(i=0;i<k;i++) //遍历前面的行
if(x[k]==x[i] || abs(x[k]-x[i])) //如果在同一列(x[k]==x[i])或者在斜前后(|i-j|=|xi-xj|)
return false
return true
3、穷举算法和回溯算法大致相同,都使用了递归函数。但是不同的是回溯法每放一个节点就要判断位置是否符合要求,而穷举法是放好了全部位置之后再判断。同样的我也用x[0…n]数组表示皇后位置。j=x[i]表示第i行第j列放置了皇后。然后将数组放置好n个数字后开始判断是否全部位置符合要求,若有一个不符合要求则此次放置错误,将某一行的列数修改后继续判断。直到遍历完整个数组,遍历整个数组需要进行n的n次方次。因为有n行,每行可以有n个数据选择,故总共进行了n的n次方次。
伪代码如下:
Violent (x[0….n],k)
if k<n//判断n行有没有放完,如果k<n表示没放完
for(i=0;i<n;i++)
x[k]=i;//给第k行第i列放皇后
Violent(x,k+1)//给第k+1行放皇后
else//表示每行都放好了数据了,检查是否符合要求
check //check函数用于检验位置是否合理,从第0行到第n-1行两两判断是否在同一列或者在斜前后。