(算法)N皇后问题

题目:

八皇后问题:在8 X 8的国际象棋上摆放八个皇后,使其不能相互攻击,即任意两个皇后不得处于同一行,同一列或者同意对角线上,求出所有符合条件的摆法。

思路:

1、回溯法

数据结构:

由于8个皇后不能处在同一行,那么肯定每个皇后占据一行,这样可以定义一个数组A[8],数组中第i个数字,即A[i]表示位于第i行的皇后的列号。

满足条件:任意两个皇后不同列,即A[i]!=A[j],任意两个皇后不在同一对角线上,即abs(i-j)!=abs(A[i]-A[j])。

算法:

回溯法,通过深度遍历的形式枚举数组A的所有排列组合,并通过剪枝的形式(判断是否满足上述的条件)来减少不必要的计算量,详见代码。

2、全排列法

思路与字符串排列一样http://www.cnblogs.com/AndyJee/p/4655485.html,只是还需要对每一种排列做判断。

数据结构:

8个皇后不能处在同一行,那么肯定每个皇后占据一行,这样可以定义一个数组A[8],数组中第i个数字,即A[i]表示位于第i行的皇后的列号,先把数组A[8]分别用0-7初始化。

满足条件:由于我们用0-7这7个不同的数字初始化数组,因此任意两个皇后肯定也不同列,那么我们只需要判断每个排列对应的8个皇后中是否有任意两个在同一对角线上即可,即对于数组的两个下标i和j,如果i-j==A[i]-A[j]或i-j==A[j]-A[i],则认为有两个元素位于了同一个对角线上,则该排列不符合条件。

思路:

参考字符串排列:

求整个字符串的排列,可以分成两步:首先求所有可能出现在第一个位置的字符,即把第一个字符和后面的所有字符交换;然后固定第一个字符,求后面所有字符的排序。此时仍把后面的字符看成两部分,第一个字符和后面的字符,然后重复上述步骤。(递归)

然后判断每一种排列是否满足上述添加即可。

代码:

1、回溯法

#include <iostream>
#include <vector>
#include <stdlib.h> using namespace std;
int count=0; bool canPlace(int index,const vector<int> &result){
for(int i=0;i<index;i++){
if(result[index]==result[i] || abs(index-i)==abs(result[index]-result[i]))
return false;
}
return true;
} void queen(int index,vector<int> &result,int N){
if(index==N){
for(int i=0;i<N;i++)
cout<<result[i]<<" ";
cout<<endl;
count++;
return;
}
for(int i=0;i<N;i++){
result[index]=i;
if(canPlace(index,result))
queen(index+1,result,N);
}
} int main()
{
int n=8;
vector<int> result; for(int i=0;i<n;i++)
result.push_back(i);
queen(0,result,n);
cout<<count<<endl;
return 0;
}

2、全排列法

#include <iostream>
#include <vector>
#include <stdlib.h> using namespace std;
int count=0; void swap(int *a,int *b){
int tmp=*a;
*a=*b;
*b=tmp;
} void queen_permutation(vector<int> &result,int index,int len){
bool can=true;
if(index==len-1){
for(int i=0;i<len;i++){
for(int j=i+1;j<len;j++){
if(i-j==result[i]-result[j] || i-j==result[j]-result[i]){
can=false;
break;
}
}
if(can==false)
break;
}
if(can){
for(int i=0;i<len;i++)
cout<<result[i];
cout<<endl;
count++;
}
}
else{
for(int i=index;i<len;i++){
swap(result[index],result[i]);
queen_permutation(result,index+1,len);
swap(result[index],result[i]);
}
}
} int main()
{
int n=8;
vector<int> result; for(int i=0;i<n;i++)
result.push_back(i);
queen_permutation(result,0,n);
cout<<count<<endl;
return 0;
}
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