Java利用回溯实现八皇后问题

简介: 八皇后问题(英文:Eight queens),是由国际象棋棋手马克斯·贝瑟尔于1848年提出的问题,是回溯算法的典型案例。

八皇后问题

八皇后问题,是由国际西洋棋棋手马克斯·贝瑟尔于1848年提出的问题,是回溯算法的典型案例。

问题表述为:
在8×8格的国际象棋上摆放8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。
在这里插入图片描述

回溯算法求解八皇后问题
将列A的皇后放在第一行以后,列B的皇后放在第一行已经发生冲突。这时候不必继续放列C的皇后,而是调整列B的皇后到第二行,继续冲突放第三行,不冲突了才开始进入列C。如此可依次放下列A至E的皇后,如图a所示。
图a
图b

将每个皇后往右边横向、斜向攻击的点位用叉标记,发现列F的皇后无处安身。这时回溯到列E的皇后,将其位置由第4行调整为第8行,进入列F,发现皇后依然无处安身,再次回溯列E。此时列E已经枚举完所有情况,回溯至列D,将其由第2行移至第7行,再进入列E继续。按此算法流程最终找到如图b所示的解,成功在棋盘里放下了8个“和平共处”的皇后。继续找完全部的解共92个。

回溯算法求解八皇后问题的原则是:
有冲突解决冲突,没有冲突往前走,无路可走往回退,走到最后是答案。为了加快有无冲突的判断速度,可以给每行和两个方向的每条对角线是否有皇后占据建立标志数组。放下一个新皇后做标志,回溯时挪动一个旧皇后清除标志。

代码实现:

//利用 递归回溯  解决 八皇后问题
public class Queen8 {
    //定义一个max表示一共有多少个皇后
    int max = 8;
    //定义一个arr数组表示 皇后被放置后的结果
    int[] arr = new int[max];
    //定义一个静态变量 记录一共有多少中不同的排法
    static int count = 0;

    public static void main(String[] args) {
        Queen8 queen8 = new Queen8();
        queen8.check(0);
        System.out.println("一共可以的次数为:" + count);
    }


    //定义一个递归回溯的方法,依次计算可以摆放的位置
    //n 第一次调用的值为0
    public void check(int n) {
        //如果n=8说明  0-7这8个皇后,已经摆放好了
        if (n == max) {
            print();
            count++;
            return;
        }
        //判断这个皇后是否在 合适的位置
        for (int j = 0; j < max; ++j) {
            arr[n] = j;
            if (judge(n)) {
                check(n + 1);
            }
        }
    }

    //定义一个方法 判断第n个位置是否可以放置皇后
    public Boolean judge(int n) {
        for (int i = 0; i < n; ++i) {
            //判断该位置是否可以放置皇后的条件是
            //不能和别的皇后在同一行或者同一列,也不能在同一斜线上
            //因为用的一维数组,所以不可能在同一行
            //arr[i]==arr[n] 依次比较判断是否跟前面同一的皇后在列
            //Math.abs(n-i)==Math.abs(arr[n]-arr[i]) 依次与前面的比较 判断是否在同一斜线上面
            if (arr[i] == arr[n] || Math.abs(n - i) == Math.abs(arr[n] - arr[i])) {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }

    //定义一个方法 ,打印成功的位置信息
    public void print() {
        for (int l = 0; l < arr.length; ++l) {
            System.out.printf(String.valueOf(arr[l]));
        }
        System.out.println();
    }
}
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