Clickomania游戏回溯算法优化：通过识别不可解状态提升性能

import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.Set;
// 假设es.uma.ada.backtracking.Backtracking和es.uma.ada.problem.puzzle.clickomania.ClickomaniaPuzzle已导入
// 假设es.uma.ada.datastructures.tuple.Pair已导入

public class ClickomaniaBacktracking extends Backtracking {
    private ClickomaniaPuzzle clickomania; // 当前谜题的棋盘状态
    private List<Pair<Integer, Integer>> sol; // 找到的解决方案

    public ClickomaniaBacktracking() {
        super();
        clickomania = null;
        sol = null;
    }

    public void setPuzzle(ClickomaniaPuzzle puzzle) {
        clickomania = puzzle.clone(); // 创建副本
        sol = null;
    }

    @SuppressWarnings("unchecked")
    @Override
    protected boolean backtracking(Object state) {
        Pair<ClickomaniaPuzzle, List<Pair<Integer, Integer>>> p = 
            (Pair<ClickomaniaPuzzle, List<Pair<Integer, Integer>>>) state;
        ClickomaniaPuzzle board = p.getFirst();
        List<Pair<Integer, Integer>> currentSol = p.getSecond();

        boolean ok = false;

        // 基本情况：如果棋盘为空，则找到解
        if (board.isEmpty()) {
            sol = currentSol;
            ok = true;
        } else {
            nodes++; // 统计访问节点数
            List<Pair<Integer, Integer>> moves = getMoves(board); // 获取当前棋盘所有可能的合法移动
            for (Pair<Integer, Integer> move : moves) {
                ClickomaniaPuzzle newBoard = board.clone(); // 克隆棋盘以尝试新移动
                newBoard.click(move.getFirst(), move.getSecond()); // 执行点击操作
                List<Pair<Integer, Integer>> newSol = new LinkedList<>(currentSol);
                newSol.add(move); // 记录当前移动
                ok = backtracking(new Pair<>(newBoard, newSol)); // 递归调用
                if (ok) {
                    break; // 如果找到解，则停止探索当前分支
                }
            }
        }
        return ok;
    }

    /**
     * 返回给定棋盘配置中所有可能的移动。
     * 移动是指点击一个大小大于1的方块中的任意一个位置。
     * 为了避免重复，只添加每个可点击块的第一个代表位置。
     */
    private List<Pair<Integer, Integer>> getMoves(ClickomaniaPuzzle board) {
        int m = board.getRows();
        int n = board.getColumns();
        List<Pair<Integer, Integer>> moves = new LinkedList<>();
        Set<Set<Pair<Integer, Integer>>> addedBlocks = new java.util.HashSet<>(); // 用于去重已考虑的块

        for (int i = 0; i < m; i++) { // 遍历行
            for (int j = 0; j < n; j++) { // 遍历列
                Set<Pair<Integer, Integer>> currentBlock = board.getBlock(i, j);
                // 只有当块存在、大小大于1且该块尚未被考虑时，才添加其代表移动
                if (currentBlock != null && currentBlock.size() > 1 && !addedBlocks.contains(currentBlock)) {
                    moves.add(new Pair<>(i, j));
                    addedBlocks.add(currentBlock);
                }
            }
        }

        // 按照列排序，保持一致性
        moves.sort((o1, o2) -> {
            if (o1.getSecond() < o2.getSecond()) return -1;
            else if (o1.getSecond() > o2.getSecond()) return 1;
            else return 0;
        });

        return moves;
    }

    @Override
    protected Object initialState() {
        return new Pair<>(clickomania, new LinkedList<>());
    }

    public List<Pair<Integer, Integer>> getSolution() {
        return sol;
    }
}

@SuppressWarnings("unchecked")
@Override
protected boolean backtracking(Object state) {
    Pair<ClickomaniaPuzzle, List<Pair<Integer, Integer>>> p = 
        (Pair<ClickomaniaPuzzle, List<Pair<Integer, Integer>>>) state;
    ClickomaniaPuzzle board = p.getFirst();
    List<Pair<Integer, Integer>> currentSol = p.getSecond();

    boolean ok = false;

    if (board.isEmpty()) {
        sol = currentSol;
        ok = true;
    } 
    // 新增剪枝条件：如果棋盘包含任何无法消除的单例块，则此路径不可行
    else if (board.hasSingleton()) { // 假设ClickomaniaPuzzle类中存在hasSingleton()方法
        return false; // 直接返回false，剪枝
    }
    else {
        nodes++;
        List<Pair<Integer, Integer>> moves = getMoves(board);
        for (Pair<Integer, Integer> move : moves) {
            ClickomaniaPuzzle newBoard = board.clone();
            newBoard.click(move.getFirst(), move.getSecond());
            List<Pair<Integer, Integer>> newSol = new LinkedList<>(currentSol);
            newSol.add(move);
            ok = backtracking(new Pair<>(newBoard, newSol));
            if (ok) {
                break;
            }
        }
    }
    return ok;
}

// 假设这是ClickomaniaPuzzle类中的方法
public boolean hasSingleton() {
    // 遍历棋盘上的所有位置
    for (int i = 0; i < rows; i++) {
        for (int j = 0; j < columns; j++) {
            // 如果该位置有方块，并且它所属的块大小为1，则返回true
            // 假设grid是内部表示棋盘的二维数组，EMPTY_CELL表示空单元格
            if (grid[i][j] != ClickomaniaPuzzle.EMPTY_CELL && getBlock(i, j).size() == 1) {
                return true;
            }
        }
    }
    return false;
}