八皇后问题是由国际西洋棋棋手马克斯·贝瑟尔于1848年提出的问题,是回溯算法的典型案例。
问题表述为:在8×8格的国际象棋上摆放8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。
像这样的棋盘:
对棋盘行和列标号,可以使用 0~7
或 1~8
,通过行数与列数进行加减计算,得到如下的内容:
行 - 列
和 行 +列
,可以清晰的看到具有很明显的规律
行 - 列
,红线的方向,从左到右,从上到下的斜线,取值范围 [-7 , 7]
,,共15个元素
-7,-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6,7
行 +列
,红线的方向,从左到右,从下到上的斜线,取值范围 [2 , 16]
或 [0 , 14]
,共15个元素
当列和行标号范围 "1~8"
2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16
当列和行标号范围 "0~7"
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14
解题方法 :
注 :此处使用行列的标号范围 "1~8"
设置数组,判断某位置是否处于一个安全的位置
1. 建立数组,并初始化
因为每种斜线最多有15种可能,行列最多只有8种可能
// 判断左斜线
int r[16] = { 0 };
// 判断左斜线
int l[16] = { 0 };
// 判断列
int h[8] = { 0 };
例如: 取 x = 4, y = 5 位置,其左斜线 -1 ,右斜线 9 ,列 4
由于数组初始化为0,当填入一行皇后,需要进行占位,利用行列号来修改数组位置的值,修改为1
左斜线(x-y)取值范围:[-7 , 7] ,因此在左斜线 x-y+8, 则对应数组 l[1] 到 l[15]
右斜线(x+y)取值范围:[2 , 16] ,因此在右斜线 x+y-1则对应数组 r[1] 到 r[15]
例如:取 x = 4, y = 5 位置,4-5=-1
,4+5=9
,因此 l[7]=1
、r[8]=1
2. 创建数组保存每种情况 , 并统计数量
// 符合条件的数量
int n = 0;
int que[8] = { 0 };
创建一维数组,来存放每行皇后的位置,每个皇后的取值都不同,也就是取值由0到7
3. 创建函数,输出保存数组的情况
void Print()
// 输出
{
cout << "第"<
4. 设计递归函数
递归参数为行数
void Queen(int row = 0)
// 输入行数
{
// 函数出口
if(row > 7)
{
n++;
Print();
return;
}
for (int i = 0; i < 8; ++i)
{
// 当一行到结尾,也没有找到解法,结束,返回上一行,
if(i>7)
{
return;
}
// 判断是否符合条件
if( !l[row-i+8] && !r[row+i-1] && !h[i])
{
// 符合条件保存该行的位置,并标记影响的斜线和列
que[row] = i;
h[i] = 1;
l[row-i+8] = 1;
r[row+i-1]= 1;
// 本行已找到,跳到下一行
Queen(row+1);
// 因为下一行没有找到位置,结束函数,此行该位置不能得到的结果,因此清除之前设置的内容
que[row] = 0;
l[row-i+8] = 0;
r[row+i-1]= 0;
h[i] = 0;
}
}
}
例子:
#include
#include
#include
using namespace std;
// 符合条件的数量
int n = 0;
// 数组存放每行皇后的位置
int que[8] = { 0 };
// 判断左斜线
int l[16] = { 0 };
// 判断左斜线
int r[16] = { 0 };
// 判断列
int h[8] = { 0 };
void Print()
// 输出
{
cout << "第"< 7)
{
// 完成一次递归,结果加一,并打印,结束递归
n++;
Print();
return;
}
for (int i = 0; i < 8; ++i)
{
// 当一行到结尾,也没有找到解法,结束,返回上一行,
if(i>7)
{
return;
}
// 判断是否符合条件
if( !l[row-i+8] && !r[row+i-1] && !h[i])
{
// 符合条件保存该行的位置,并标记影响的斜线和列
que[row] = i;
h[i] = 1;
l[row-i+8] = 1;
r[row+i-1]= 1;
// 本行已找到,跳到下一行
Queen(row+1);
// 因为下一行没有找到位置,结束函数,此行该位置不能得到的结果,因此清除之前设置的内容
que[row] = 0;
l[row-i+8] = 0;
r[row+i-1]= 0;
h[i] = 0;
}
}
}
int main(int argv,char* argc[])
{
Queen();
cout << n <
N皇后问题
通过八皇后可以推出N皇后的问题的解决方案
主要问题在于斜线的区间和数量
注:行列的标号范围 "1~n"
当为N皇后,x+y的取值范围 [2 , 2n]
, x-y 取值范围 [ 1-n , n-1 ]
, 数量都为 2n-1
#include
#include
using namespace std;
template
class Queen
{
private:
int num = 0;
// 判断左斜线
int l[size*2] = { 0 };
// 判断左斜线
int r[size*2] = { 0 };
// 判断列
int h[size] = { 0 };
// 数组
int que[size] = { 0 };
public:
Queen(){};
~Queen(){};
public:
void check(int row = 0)
{
if(row >= size)
{
num++;
Prints();
return;
}
for (int i = 0; i < size; ++i)
{
if( !l[row-i+size] && !r[row+i-1] && !h[i])
{
que[row] = i;
h[i] = 1;
l[row-i+size] = 1;
r[row+i-1]= 1;
check(row+1);
// 因为下一行没有找到,因此此行该位置不能得到应有的结果,因此清空设置的内容
que[row] = 0;
l[row-i+size] = 0;
r[row+i-1]= 0;
h[i] = 0;
}
}
}
void Prints()
// 输出
{
cout << "第"< Sir;
Sir.check();
system("pause");
return 0;
}