【问题】在一个2k×2k (k≥0)个方格组成的棋盘中,恰有一个方格与其他方格不同,称该方格为特殊方格。显然,特殊方格在棋盘中可能出现的位置有4k种,因而有4k种不同的棋盘,图4.10(a)所示是k=2时16种棋盘中的一个。棋盘覆盖问题(chess cover problem)要求用图4.10(b)所示的4种不同形状的L型骨牌覆盖给定棋盘上除特殊方格以外的所有方格,且任何2个L型骨牌不得重叠覆盖。
【想法】如何应用分治法求解棋盘覆盖问题呢?分治的技巧在于如何划分棋盘,使划分后的子棋盘的大小相同,并且每个子棋盘均包含一个特殊方格,从而将原问题分解为规模较小的棋盘覆盖问题。k>0时,可将2k×2k的棋盘划分为4个2k-1×2k-1的子棋盘,如图4.11(a)所示。这样划分后,由于原棋盘只有一个特殊方格,所以,这4个子棋盘中只有一个子棋盘包含该特殊方格,其余3个子棋盘中没有特殊方格。为了将这3个没有特殊方格的子棋盘转化为特殊棋盘,以便采用递归方法求解,可以用一个L型骨牌覆盖这3个较小棋盘的会合处,如图4.11(b)所示,从而将原问题转化为4个较小规模的棋盘覆盖问题。递归地使用这种划分策略,直至将棋盘分割为1×1的子棋盘。
C编程实现:
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #define N 100 int board[N][N]; int t; void chessBoard(int tr, int tc, int dr, int dc, int size) { int s, t1; //t1表示本次覆盖所用L型骨牌的编号 if (size == 1) return; //棋盘只有一个方格且是特殊方格 t1 = ++t; // L型骨牌编号 s = size/2; // 划分棋盘 if (dr < tr + s && dc < tc + s) //特殊方格在左上角子棋盘中 chessBoard(tr, tc, dr, dc, s); //递归处理子棋盘 else{ //用 t1号L型骨牌覆盖右下角,再递归处理子棋盘 board[tr + s - 1][tc + s - 1] = t1; chessBoard(tr, tc, tr+s-1, tc+s-1, s); } if (dr < tr + s && dc >= tc + s) //特殊方格在右上角子棋盘中 chessBoard(tr, tc+s, dr, dc, s); //递归处理子棋盘 else { //用 t1号L型骨牌覆盖左下角,再递归处理子棋盘 board[tr + s - 1][tc + s] = t1; chessBoard(tr, tc+s, tr+s-1, tc+s, s); } if (dr >= tr + s && dc < tc + s) //特殊方格在左下角子棋盘中 chessBoard(tr+s, tc, dr, dc, s); //递归处理子棋盘 else { //用 t1号L型骨牌覆盖右上角,再递归处理子棋盘 board[tr + s][tc + s - 1] = t1; chessBoard(tr+s, tc, tr+s, tc+s-1, s); } if (dr >= tr + s && dc >= tc + s) //特殊方格在右下角子棋盘中 chessBoard(tr+s, tc+s, dr, dc, s); //递归处理子棋盘 else { //用 t1号L型骨牌覆盖左上角,再递归处理子棋盘 board[tr + s][tc + s] = t1; chessBoard(tr+s, tc+s, tr+s, tc+s, s); } } void print(int n) { int i,j; for (i=0;i<n;i++) { for (j=0;j<n;j++) if(j==n-1){ printf("%d\n",board[i][j]); }else{ printf("%d,",board[i][j]); } } } void main(){ int tr,tc,dr,dc,size; tr=0; tc=0; printf("输入棋盘大小:"); scanf("%d",&size); printf("输入特殊棋盘位置,如输入:1,1:"); scanf("%d,%d",&dr,&dc); board[dr-1][dc-1]=0; chessBoard(tr,tc,dr-1,dc-1,size); print(size); }