递归回溯算法:八皇后问题

1、环境配置:

  • 系统:win10
  • 编程语言:C++
  • 编译器:DevC++

2、算法思想:

2.1、回溯的基本思想:

为了求得问题的解,先选择某一种可能的情况向前探索,在探索过程中,一旦发现原来的选择是错误的,就退回一步重新选择,继续向前探索,如此反复进行,直至得到解或证明无解。
比如迷宫问题,在进入迷宫后,先随意选择一个前进方向,一步步向前探索前进,如果碰到死胡同,说明无路可走,这时看其他方向是否有路,有路则继续探索,无路则返回一步,再看其他方向是否有路,有路则继续探索,无路则返回一步。按照如此原则不断搜索回溯再搜索,直到找到新的出路或从原路返回入口处无解为止。

2.2、八皇后问题说明:

如下图所示,有一个8?8的棋盘,要放8个皇后棋子进去。国际象棋中的皇后有如下性质就像中国象棋里的车和象一样,所以在一个皇后占据所处的行和列还有斜线后,在对应行和列还有斜线是不允许有其他皇后出现的。规则如下图所示,在如此规则下要求在8?8的棋盘,要放8个皇后棋子进去,需要找出所有放置的可能性。


八皇后问题.png

八皇后问题规则.png

2.3、n皇后问题算法思路

  • 注意下图中最后一个执行框中缺了一条语句,就是如果check()是false,则将对应位置设置为flase。


    n皇后问题.png

3、代码:

#include <iostream>
using namespace std;

const int n=8; //n皇后问题,这里要加const,否则后面在写二维数组时,会出错。 
int num=0; //放置方式计数 



//检查函数,检查carr[r][c]位置和之前放的位置有无冲突 
bool check(bool carr[n][n],int r,int c){
    if(r==0)//第0行放任何位置都行 
    {
        return true; 
    } 
    //检查所在位置和前面所有行在同一列有没有冲突的情况
    for(int i1=0;i1<r;i1++){
        if(carr[i1][c]){
            return false;
        }
    }
    //检查所在位置和之前左对角线有没有冲突的情况 
    int lsr=r-1;
    int lsc=c-1;
    while((lsr>=0)&&(lsc>=0)){
        if(carr[lsr][lsc]){
            return false;
        }
        lsr--;
        lsc--;
    } 
    //检查所在位置和之前右对角线有没有冲突的情况 
    int rsr=r-1;
    int rsc=c+1;
    while((rsr>=0)&&(rsc<=(n-1))){
        if(carr[rsr][rsc]){
            return false;
        }
        rsr--;
        rsc++;
    } 
    return true;
}   

//如果顺利找到最后一行,将carr[r][c]打印出来,
void carr_print(bool carr[n][n]){
    for(int i2=0;i2<n;i2++){
        for(int j2=0;j2<n;j2++){
            if(carr[i2][j2]){
                cout<<'X';
            }
            else cout<<'0';
        }
        cout<<endl;
    }
    cout<<"----------------------------"<<endl;
} 

//递归回溯函数 
void fb(bool carr[n][n],int fr){
    for(int fc=0;fc<n;fc++)
    {
        carr[fr][fc]=true;
        if(check(carr,fr,fc)){
            if((fr+1)==n){
                num+=1;
                carr_print(carr);
            }
            else{
                fb(carr,fr+1);
            } 
        }
        carr[fr][fc]=false;
    }
} 

int main()
{
    //二维数组初始化 
    bool carr[n][n];
    for(int i=0;i<n;i++){
        for(int j=0;j<n;j++){
            carr[i][j]=false;
        }
    }
    fb(carr,0);
    cout<<"所有合适的位置总数为"<<num<<endl;
    return 0;
}

4、结果展示:

结果.png

5、反思总结:

  • 发现C++基础知识语法还是要加强,主要在一些类似const和system("pause");这种语句不太清晰。在函数中调用函数传参问题。
  • 算法过程中二维数组始终是以“当前位置”和“之前位置”作比较,这是check()函数的核心。
  • 练过不代表记住,反复思考。
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