算法课上需要用回溯法解决八皇后问题,八皇后问题就是国际象棋棋盘(8*8)上摆放8个棋子,同一横行、竖行、斜线上不能摆放棋子,问有多少种摆法。
回溯法是五大常用算法之一。
回溯法的基本思想是:
- 在解空间树中,从根节点出发,采用深度优先搜索的思想来遍历解空间树。每一次遍历节点时都判断当前 节点是否为合法解,如果为合法解,那么继续遍历其自子树,如果不是合法节点,那么访问其下一个兄弟节点,如果没有下一个兄就退回到父节点(回溯),访问父节点下一个兄弟节点。
- 回溯法结束的条件是回溯到根节点而且所有子树均已遍历到。
- 回溯法归根结底是一种带有节点判断条件的深度优先搜索算法。
八皇后问题求解:
用column[numQueeen]作为解的容器。
i代表列值,column[i]代表行值
- 同行判断:
column[i] != column[j] - 同列判断:
i != j - 斜线判断:
col[i] + Math.abs(j – i) != col[j](正斜线)
col[i] – Math.abs(j – i) != col[j](反斜线)
Java代码
public class eightQueen {
public static final int numQueeen = 8; //皇后个数;行列数
public static int[] column = new int[numQueeen]; //保存结果矩阵
public static int numResult = 0;
public static boolean judgeLegality(int[] col , int depth)
{
for (int i = 0; i <= depth ; i++)
for (int j = i + 1; j <= depth ; j++) {
if (col[i] == col[j]) //在同一个列
return false;
else if(col[i] + Math.abs(j - i) == col[j] || col[i] - Math.abs(j - i) == col[j]) //判断是否在同一在斜线上
return false;
};
return true;
}
public static void main(String[] args) {
int i = 1 ;
while (true )
{
if (i == numQueeen ) { //找到一个八皇后,输出
numResult++;
for (int j = 0; j < numQueeen ; j++)
System.out.println(column[j]+"-"+ j);
System.out.println();
i--; //回溯
column[i] ++;
}
else {
while( i < numQueeen && column[i] < numQueeen && eightQueen.judgeLegality(column,i) == false ) //满足约束条件并且在解空间内
column[i] = column[i]+1; //当前解的下一个解
if (i < numQueeen && column[i] < numQueeen){
i = i+1; //遍历到下一个节点
}
else{
if (column[i] >= numQueeen) //如果是值超出
column[i] = 0;
if ( i == 0) {
System.out.println("找到解数量:" + numResult);
break;
}
i = i-1; //回溯到上一个解
column[i]++;
}
}
}
}
}
输出
7-0
3-1
0-2
2-3
5-4
1-5
6-6
4-7
找到解数量:92