八皇后问题

更新时间:2023-07-19 02:01:55 阅读: 评论:0

八皇后问题
  八皇后问题是一个古老而著名的问题,是回溯算法的典型例题。该问题是十九世纪著名的数学家高斯1850年提出:在8X8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。
  对于八皇后问题的实现,如果结合动态的图形演示,则可以使算法的描述更形象、更生动,使教学能产生良好的效果。下面是用Turbo C实现的八皇后问题的图形程序,能够演示全部的92组解。八皇后问题动态图形的实现,主要应解决以下两个问题。
  (1)回溯算法的实现
  (a)为解决这个问题,我们把棋盘的横坐标定为i,纵坐标定为j,ij的取值范围是从1到8。当某个皇后占了位置(i,j)时,在这个位置的垂直方向、水平方向和斜线方向都不能再放其它皇后了。用语句实现,可定义如下三个整型数组:a[8],b[15],c[24]。其中:
  a[j-1]=1 j列上无皇后
  a[j-1]=0 j列上有皇后
  b[i+j-2]=1 (i,j)的对角线(左上至右下)无皇后
  b[i+j-2]=0 (i,j)的对角线(左上至右下)有皇后
  c[i-j+7]=1 (i,j)的对角线(右上至左下)无皇后
  c[i-j+7]=0 (i,j)的对角线(右上至左下)有皇后
  (b)为第i个皇后选择位置的算法如下:
  for(j=1;j<=8;j++) /*i个皇后在第j*/
  if ((i,j)位置为空) /*即相应的三个数组的对应元素值为1*/
  {占用位置(i,j /*置相应的三个数组对应的元素值为0*/
  if i<8
  为i+1个皇后选择合适的位置;
  el 输出一个解
  }
  (2)图形存取
永遇乐京口北固亭怀古典故  在Turbo C语言中,图形的存取可用如下标准函数实现:
  size=imagesize(x1,y1,x2,y2) ;返回存储区域所需字节数。
  arrow=malloc(size);建立指定大小的动态区域位图,并设定一指针arrow
  getimage(x1,y1,x2,y2,arrow);将指定区域位图存于一缓冲区。
  putimage(x,y,arrow,copy)将位图置于屏幕上以(xy)左上角的区域。
  (3)程序清单如下
  #include <graphics.h>
  #include <stdlib.h>
  #include <stdio.h>
  #include <dos.h>
  char n[3]={'0','0'};/*用于记录第几组解98抗洪*/
  int a[8],b[15],c[24],i;
  int h[8]={127,177,227,277,327,377,427,477};/*每个皇后的行坐标*/
  int l[8]={252,217,182,147,112,77,42,7}; /*每个皇后的列坐标*/
  void *arrow;
  void try(int i)
  {int j;
  for (j=1;j<=8;j++)
  if (a[j-1]+b[i+j-2]+c[i-j+7]==3) /*如果第i列第j行为空*/
  {a[j-1]=0;b[i+j-2]=0;c[i-j+7]=0;/*占用第i列第j*/
  putimage(h[i-1],l[j-1],arrow,COPY_PUT);/*显示皇后图形*/
  delay(500);/*延时*/
  if(i<8) try(i+1);
  el /*输出一组解*/
  {n[1]++;if (n[1]>'9') {n[0]++;n[1]='0';}
  bar(260,300,390,340);/*显示第n能吸引年轻人的店铺组解*/
  outtextxy(275,300,n);
  delay(3000);
  }
  a[j-1]=1;b[i+j-2]=1;c[i-j+7]=1;
  putimage(h[i-1],l[j-1],arrow,XOR_PUT);/*消去皇后,继续寻找下一组解*/
  delay(500);
  }}
  int main(void)
  {int gdrive=DETECT,gmode,errorcode;
  unsigned int size;
  initgraph(&gdrive,&gmode,"");
  errorcode=graphresult();
  if (errorcode!=grOk)
  {printf("Graphics error\n");exit(1);}
  rectangle(50,5,100,40);
  rectangle(60,25,90,33);
  /* 画皇冠 */
  line(60,28,90,28);line(60,25,55,15);
  line(55,15,68,25);line(68,25,68,10);
  line(68,10,75,25);line(75,25,82,10);
  line(82,10,82,25);line(82,25,95,15);
  line(95,15,90,25);
  size=imagesize(52,7,98,38); arrow=malloc(size);
  getimage(52,7,98,38,arrow); /* 把皇冠保存到缓冲区 */
  clearviewport();
  ttextstyle(TRIPLEX_FONT, HORIZ_DIR, 4);
  turcharsize(3, 1, 1, 1);
  tfillstyle(1,4);
  for (i=0;i<=7;i++) a=1;
  for (i=0;i<=14;i++) b=1;
  for (i=0;i<=23;i++) c=1;
  for (i=0;i<=8;i++) line(125,i*35+5,525,i*35+5); /* 画棋盘 */
  for (i=0;i<=8;i++) line(125+i*50,5,125+i*50,285);
生化危机7电影
  try(1); /* 调用递归函数 */
  delay(3000);
  clograph();
  free(arrow);
  }
  二、循环实现 Java
  /*
  * 8皇后问题:
  *
  * 问题描述:
  * 在一个8×8的棋盘里放置8个皇后,要求每个皇后两两之间不相冲突
  *(在每一横列,竖列,斜列只有一个皇后)。
  *
  * 数据表示:
  * 用一个 8 位的 8 进制数表示棋盘上皇后的位置:
  * 比如:45615353 表示:
  * 0列皇后在第4个位置
  * 1列皇后在第5个位置
  * 2列皇后在第6个位置
  * 。。。
  * 7列皇后在第3苏沙个位置
  *
  * 循环变量从 00000000 加到 77777777 8进制数)的过程,就遍历了皇后所有的情况
  * 程序中用八进制数用一个一维数组 data[] 表示
  *
  * 检测冲突:
  * 横列冲突:data == data[j]
  * 斜列冲突:(data+i) == (data[j]+j) 或者 (data-i) == (data[j]-j)
  *
  * 好处:
  * 采用循环,而不是递规,系统资源占有少
  * 可计算 n 皇后问题
  * 把问题线性化处理,可以把问题分块,在分布式环境下用多台计算机一起算。
  *
  * ToDo
  * 枚举部分还可以进行优化,多加些判断条件速度可以更快。
人的情感
  * 输出部分可以修改成棋盘形式的输出
  *
我的小乖乖
  * @author cinc 2002-09-11
  *
  */
  public class Queen {
  int size;
  int resultCount;
  public void compute ( int size ) {
  this.size = size;
  resultCount = 0;
  int data[] = new int[size];
  int count; // 所有可能的情况个数
  int i,j;
  // 计算所有可能的情况的个数
  count = 1;
  for ( i=0 ; i<size ; i++ ) {
  count = count * size;
  }
幸运水果机  // 对每一个可能的情况
  for ( i=0 ; i<count ; i++ ) {
  // 计算这种情况下的棋盘上皇后的摆放位置,用 8 进制数表示
  // 此处可优化
  int temp = i;
  for ( j=0 ; j<size ; j++ ) {
  data [j] = temp % size;
  temp = temp / size;
  }
  // 测试这种情况是否可行,如果可以,输出
  if ( test(data) )
  output( data );
  }
  }
  /*
  * 测试这种情况皇后的排列是否可行
  *
  */
  public boolean test( int[] data ) {
  int i,j;
  for ( i=0 ; i<size ; i++ ) {
  for ( j=i+1 ; j<size ; j++ ) {
  // 测试是否在同一排
  if ( data == data[j] )
  return fal;
  // 测试是否在一斜线
  if ( (data+i) == (data[j]+j) )
  return fal;
  // 测试是否在一反斜线
  if ( (data-i) == (data[j]-j) )
  return fal;

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