首页 > Java > java教程 > 正文

使用回溯法解决八皇后问题

WBOY
发布: 2024-07-16 09:10:37
转载
559人浏览过

八皇后问题是找到一个解决方案,在棋盘的每一行放置一个皇后,使得两个皇后不能互相攻击。该问题可以使用递归来解决。在本节中,我们将介绍一种常见的算法设计技术,称为回溯来解决这个问题。回溯方法逐步搜索候选解决方案,一旦确定
就放弃该选项 候选人不可能是有效的解决方案,然后寻找新的候选人。

可以使用二维数组来表示棋盘。然而,由于每一行只能有一个皇后,因此使用一维数组来表示皇后在该行中的位置就足够了。因此,您可以将 queens 数组定义为:

int[] queens = new int[8];

j赋值给queens[i],表示皇后放置在行i和列j中。下图(a)显示了下图(b)中棋盘的queens数组的内容。

image description

搜索从第一行开始,k = 0,其中k是正在考虑的当前行的索引。该算法检查是否可以按 _j = 0, 1, ... , 7 的顺序将皇后放置在行中的第 j_ 列中。搜索实现如下:

  • 如果成功,它会继续在下一行中搜索皇后的位置。如果当前行是最后一行,则找到解决方案。
  • 如果不成功,则回溯到上一行,并继续在上一行的下一列中搜索新的放置位置。
  • 如果算法回溯到第一行并且无法在该行找到皇后的新位置,则无法找到解决方案。

下面的代码给出了显示八皇后问题解决方案的程序。

package application;
import javafx.application.Application;
import javafx.geometry.Pos;
import javafx.stage.Stage;
import javafx.scene.Scene;
import javafx.scene.control.Label;
import javafx.scene.image.Image;
import javafx.scene.image.ImageView;
import javafx.scene.layout.GridPane;

public class EightQueens extends Application {
    public static final int SIZE = 8; // The size of the chess board
    // queens are placed at (i, queens[i])
    // -1 indicates that no queen is currently placed in the ith row
    // Initially, place a queen at (0, 0) in the 0th row
    private int[] queens = {-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1};

    @Override // Override the start method in the Application class
    public void start(Stage primaryStage) {
        search(); // Search for a solution

        // Display chess board
        GridPane chessBoard = new GridPane();
        chessBoard.setAlignment(Pos.CENTER);
        Label[][] labels = new Label[SIZE][SIZE];
        for(int i = 0; i < SIZE; i++)
            for(int j = 0; j < SIZE; j++) {
                chessBoard.add(labels[i][j] = new Label(), i, j);
                labels[i][j].setStyle("-fx-border-color: black");
                labels[i][j].setPrefSize(55, 55);
            }

        // Display queens
        Image image = new Image("file:C:/Users/Paul/development/MyJavaFX/src/application/image/lo.jpg");
        for(int i = 0; i < SIZE; i++)
            labels[i][queens[i]].setGraphic(new ImageView(image));

        // Create a scene and place it in the stage
        Scene scene = new Scene(chessBoard, 55 * SIZE, 55 * SIZE);
        primaryStage.setTitle("EightQueens"); // Set the stage title
        primaryStage.setScene(scene); // Place the scene in the stage
        primaryStage.show(); // Display the stage
    }

    public static void main(String[] args) {
        Application.launch(args);
    }

    /** Search for a solution */
    private boolean search() {
        // k - 1 indicates the number of queens placed so far
        // We are looking for a position in the kth row to place a queen
        int k = 0;
        while(k >= 0 && k < SIZE) {
            // Find a position to place a queen in the kth row
            int j = findPosition(k);
            if(j < 0) {
                queens[k] = -1;
                k--; // back track to the previous row
            } else {
                queens[k] = j;
                k++;
            }
        }

        if(k == -1)
            return false; // No solution
        else
            return true; // A solution is found
    }

    public int findPosition(int k) {
        int start = queens[k] + 1; // Search for a new placement

        for(int j =start; j < SIZE; j++) {
            if(isValid(k, j))
                return j; // (k, j) is the place to put the queen now
        }

        return -1;
    }

    /** Return true is a queen can be placed at (row, column) */
    public boolean isValid(int row, int column) {
        for(int i = 1; i <= row; i++)
            if(queens[row - i] == column // Check column
            || queens[row - i] == column - i // Check upleft diagonal
            || queens[row - i] == column + i) // Check upright diagonal
                return false; // There is a conflict
        return true; // No conflict
    }

}

登录后复制

程序调用search()(第20行)来搜索解决方案。最初,任何行中都没有放置皇后(第 16 行)。现在,搜索从第一行 k = 0(第 53 行)开始,并找到皇后的位置(第 56 行)。如果成功,将其放入该行(第 61 行)并考虑下一行(第 62 行)。如果不成功,则回溯到上一行(第 58-59 行)。

findposition(k) 方法从 queen[k] + 1 开始搜索在行 k 中放置皇后的可能位置(第 73 行)。它检查是否可以将皇后放置在 start, start + 1, 。 。 。 、 和 7,按此顺序(第 75-78 行)。如果可能,返回列索引(第77行);否则,返回 -1(第 80 行)。

调用

isvalid(row, column)方法来检查在指定位置放置皇后是否会与之前放置的皇后发生冲突(第76行)。它确保没有皇后被放置在同一列(第86行)、左上角对角线(第87行)或右上角对角线(第88行),如下图所示。

image description

以上就是使用回溯法解决八皇后问题的详细内容,更多请关注php中文网其它相关文章!

最佳 Windows 性能的顶级免费优化软件
最佳 Windows 性能的顶级免费优化软件

每个人都需要一台速度更快、更稳定的 PC。随着时间的推移,垃圾文件、旧注册表数据和不必要的后台进程会占用资源并降低性能。幸运的是,许多工具可以让 Windows 保持平稳运行。

下载
相关标签:
来源:dev.to网
本文内容由网友自发贡献,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容,请联系admin@php.cn
最新问题
开源免费商场系统广告
热门教程
更多>
最新下载
更多>
网站特效
网站源码
网站素材
前端模板
关于我们 免责申明 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号 技术交流群
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送
PHP中文网APP
随时随地碎片化学习
PHP中文网抖音号
发现有趣的

Copyright 2014-2025 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn | 湘ICP备2023035733号