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排列树的回溯搜索解决n皇后问题

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发表于 2023-12-22 16:52 |只看该作者 |倒序浏览
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这是一个MATLAB实现的N皇后问题,这是一个经典的组合问题。其目标是在一个N×N的棋盘上放置N个皇后,使得它们之间互不攻击。提供的代码使用了递归回溯的方法来找到N皇后问题的所有解决方案。
0 c& S- b/ @' H2 W4 A让我们逐步解释这段代码:
) z( `/ T0 {* A' b4 X/ k8 l) {function [chess, main, deputy, number] = justtry(i, n, chess, main, deputy, number)
7 g& \$ i  a: N$ R, ~7 l; u" W5 L; E1 i1 g, ~8 m& N& A
这定义了一个名为justtry的函数,它接受六个参数:当前行数i,棋盘大小n,当前皇后的排列chess,主对角线和副对角线的状态(main和deputy),以及解的数量number。! `9 U* b+ b& K9 _1 ]# x, P& F, t
if i == 9# g7 K+ n* X4 o/ {
    number = number + 1;' s& ~' B# ~* W  ], e
    chess/ O* k$ [4 ~5 f; ]! M8 _& W' t
else! @1 u( s7 m4 s4 |6 [2 v
    for k = i:8
3 t2 D, E1 C" V2 p        if main(i - chess(k) + n) == 0 && deputy(i + chess(k) - 1) == 0* c& K1 x+ e  C7 X! V1 h: ~; k
3 K; }  _' N; r
这检查是否已经到达第9行。如果是这样,它会递增解的数量(number)并显示当前皇后在棋盘上的排列。否则,它进入一个从当前行(i)到8的循环。
7 o3 ], H  U0 K1 Z8 `- B. P嵌套的if语句检查当前棋盘位置是否有效(即没有皇后互相威胁)。如果条件满足,它将继续放置皇后。. u7 [3 U+ v# P# g+ Y0 ^; k( t
            t = chess(k); % 交换位置
& I4 v7 ~! b; X: q            chess(k) = chess(i);: ^2 Q# X- ?# X5 X+ m% T
            chess(i) = t;+ c6 }% E! C# L/ T

, N+ g( m1 w4 `0 w- s            main(i - chess(k) + n) = 1;
$ l9 Q! f. u7 U# x            deputy(i + chess(k) - 1) = 1;
) Z6 x- S1 R3 N8 O4 L3 E/ F+ {
; ?  D% [/ ?& Z( Y  z$ T1 L            [chess, main, deputy, number] = justtry(i + 1, n, chess, main, deputy, number); % 递归调用
/ |& M# _0 v# Y5 }
  N7 s. U7 h6 Z% K  u            t = chess(k); % 回溯
6 O0 n1 W6 ]8 q% k8 a; P9 n; m            chess(k) = chess(i);" {& N2 j; R: h- I1 C
            chess(i) = t;+ e8 r( Y1 H  _

4 y( W1 \$ F! \+ n, V0 }            main(i - chess(k) + n) = 0;
+ h8 C* b$ L9 p+ e/ d) @5 }            deputy(i + chess(k) - 1) = 0;: e3 n) Z# Q3 Z! A# q& Y
' q( F7 N( r& c5 L9 S! y' A
这部分是回溯算法的核心。它交换皇后的位置,更新对角线的状态,对下一行进行递归调用,然后通过恢复原始状态进行回溯。$ l5 ]! H3 K2 F
        end, b9 N+ v( v* g: @) [9 I' d
    end
  G6 O  z. x% P- E3 T4 W' Tend  t# x6 |+ A. s5 [5 r
! a. |4 V: @" h7 k2 L0 L8 Z/ o' l
这结束了循环和函数。如果i不是9,循环将继续到下一行。# `8 W1 u) U0 G/ z1 N
clear all% f+ W4 W, a3 E9 U
clc! D! `" K7 Q% ?$ \0 A3 u; t
% o% k, v, Y2 F- F
这些命令清除工作区和命令窗口。
+ _' ~' L( i7 o# ]8 bn = 8;
+ O& d5 k5 e: _chess = zeros(1, n);) A8 v, n- f$ ^, R0 b- C
for i = 1:n9 a4 D" p5 P1 U6 G: `
    chess(i) = i;& \6 f' }3 `/ ?8 Z5 D) w
end" q; W. {( \2 |* r) V+ Y
. \( N7 i* z: A+ S: K
这初始化了一个带有皇后的第一行的棋盘。/ [2 L8 M6 ^9 u8 K' }
main = zeros(1, 2 * n - 1); % 记录主对角线的使用情况& ?( ~1 S8 J/ p& Q  l! N
deputy = zeros(1, 2 * n - 1); % 记录副对角线的使用情况$ A% N8 a& ?1 }* O; I
number = 0;! [4 f* j" M5 L, D% j& x
[chess, main, deputy, number] = justtry(1, n, chess, main, deputy, number);
4 q' I7 t7 a) n7 r5 C/ g% ~
8 D2 `) d# J% X0 q" p1 K) |这初始化了数组以跟踪主对角线和副对角线的情况,并通过调用justtry开始了递归回溯。整个过程将探索在8x8棋盘上所有可能的皇后排列,并打印每个有效排列以及解的总数。
/ t. q2 X4 q, ^- O0 g
3 c; P% V/ R+ |2 m/ Y( P4 K8 B- I9 }" m7 [6 e
5 H! U+ b1 [  y; [* d

排列树的回溯搜索.rar

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