算法基础之回溯算法

Posted by Naah on Saturday, Sep 09,2017 11:46:51

回溯算法

回溯法(探索与回溯法)是一种选优搜索法,又称为试探法,按选优条件向前搜索,以达到目标。但当探索到某一步时,发现原先选择并不优或达不到目标,就退回一步重新选择,这种走不通就退回再走的技术为回溯法,而满足回溯条件的某个状态的点称为“回溯点”。

算法应用

八皇后问题

八皇后问题,是一个古老而著名的问题,是 回溯算法的典型案例。该问题是国际西洋棋棋手马克斯·贝瑟尔于1848年提出:在8×8格的国际象棋上摆放八个皇后,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。  高斯认为有76种方案。1854年在柏林的象棋杂志上不同的作者发表了40种不同的解,后来有人用图论的方法解出92种结果。计算机发明后,有多种计算机语言可以解决此问题。

/**
 * 八皇后
 * 皇后的横列纵列 正斜反斜方不能放皇后
 * 回溯法
 * 2017年9月8日 下午10:20:39
 *
 */

public class Queen {
	public static int num = 0;// 累计方案
	public static final int MAXQUEEN = 8;
	public static int[] cols = new int[MAXQUEEN];// 定义cols数组,每位的数字表示对应列的棋子所在行

	/**
	 *
	 * @param n   填第n列的皇后
	 */
	public void getCount(int n) {
		boolean[] rows = new boolean[MAXQUEEN];// 记录每列每个方格是否可以放皇后

		// 循环已经填过的列
		for (int m = 0; m < n; m++) {

			// col[m]表示m列棋子所在的的行
			// 棋子所在列不可填
			rows[cols[m]] = true;

			// m表示正在遍历的列,n表示要填的列
			// d表示两列的距离,斜对角的差值
			int d = n - m;// 斜对角

			// 正斜方向
			// m列棋子所在的行-差值 表示正斜方向/的对应行
			if (cols[m] - d >= 0) {

				// 正斜方向对应行不可填
				rows[cols[m] - d] = true;
			}

			// 反斜方向
			// m列棋子所在行+差值 表示反斜方向\的对应行
			if (cols[m] + d <= (MAXQUEEN - 1)) {

				// 反斜方向对应行不可填
				rows[cols[m] + d] = true;
			}
		}
		// 到此知道了哪些位置不能放皇后
		for (int i = 0; i < MAXQUEEN; i++) {

			// 如果该行为true
			if (rows[i]) {
				// 不能放
				continue;
			}

			// n列该行可以放
			cols[n] = i;

			// 如果n不是第8列
			if (n < MAXQUEEN - 1) {

				// 递归寻找下一列
				getCount(n + 1);

			} else {
				// 找到完整的一套方案
				num++;

				// 打印本套方案
				printQueen();
			}
			// 下面可能仍然有合法位置
		}
	}

	private void printQueen() {
		System.out.println("第" + num + "种方案");
		for (int i = 0; i < MAXQUEEN; i++) {
			for (int j = 0; j < MAXQUEEN; j++) {
				if (i == cols[j]) {
					System.out.print("0 ");
				} else {
					System.out.print("+ ");
				}
			}
			System.out.println();
		}
	}

	public static void main(String[] args) {
		Queen queen = new Queen();
		queen.getCount(0);
	}
}

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