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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 16:28 |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。
8 C* ?& ?  I+ Q( A让我们逐步解释这段代码:
9 C6 G/ k# ^! Wfunction [chess, main, deputy, number] = justtry(i, n, chess, main, deputy, number)0 e: ?' P+ a. o
) v7 Q; p8 Y# P  _
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。
7 p7 q; N$ X" Z, b  Pif i == 9
* T3 j! a9 W+ K& N, M! ^: A0 V    number = number + 1;: L1 q+ Y' y3 y/ c! Q
    chess; c: P8 _, q9 X1 N* J
else; i- S& I+ W6 M3 c+ v: I
    for k = i:8
# e% E2 ?5 `' ]3 g! m+ q( E( @        if main(i - chess(k) + n) == 0 && deputy(i + chess(k) - 1) == 00 A) F; X+ I& s7 p$ b
, X' S7 N! l6 f1 a# }% G
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。
9 q8 o: O8 L% Y# d- o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。
: ?! A0 B6 J1 ?/ \9 R            t = chess(k); % 交换位置
/ O' p2 G. m& |7 D# u9 r+ L$ u            chess(k) = chess(i);
* @; p' \9 ?  {3 _9 w            chess(i) = t;7 N5 [8 \4 \& C

* P; e2 r9 o4 B+ E3 {, W5 N* D+ i* V& n            main(i - chess(k) + n) = 1;0 m$ B/ ]4 G* o  b, X  K7 u
            deputy(i + chess(k) - 1) = 1;3 l* `# i0 y% ?
  \; N5 o# u1 W* S* w4 L/ y
            [chess, main, deputy, number] = justtry(i + 1, n, chess, main, deputy, number); % 递归调用: }) s4 R6 a0 X& M) [4 t- k
6 Z& t( _& N0 g7 b5 }" \
            t = chess(k); % 回溯4 I! M* u- a6 N0 `/ s0 o9 Y3 B
            chess(k) = chess(i);
0 o3 G0 k# D% B, z2 t            chess(i) = t;% J- e1 I6 j" ?5 N5 k
' F$ |! N% e" q; C3 M
            main(i - chess(k) + n) = 0;
* H1 P4 X& z+ N            deputy(i + chess(k) - 1) = 0;
8 M( b5 k' [# H' |* p( s
0 V+ g0 O# Q; H( Q+ w2 f2 I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。7 m. C! P: ?  y* t% ~( g1 c& x
        end
0 R+ M1 M" W- X! }    end6 j# P6 @* W9 d" q( t
end
0 U+ W" `- f/ B% L) `
' S, F% {+ ~' t9 e4 q% y, ]这结束了循环和函数。如果i不是9,循环将继续到下一行。' o4 t9 A3 h3 ^# V8 P+ R
clear all
6 _3 @5 _. c: Fclc
6 e) ?$ m' J, Y3 V
; W, t9 F, E3 i/ F这些命令清除工作区和命令窗口。
: s6 I- [) X7 F- D+ y+ ^3 En = 8;' [7 s$ o0 j, i9 B
chess = zeros(1, n);+ s# e# l# [- a8 B: ~; K
for i = 1:n- @7 D& v' P* E+ d7 O
    chess(i) = i;
. \7 X$ y" ~- O0 T$ w2 y8 Fend
* m( d$ C% S5 o# q9 O( B
3 `. \3 H$ |' z( Z* Z这初始化了一个带有皇后的第一行的棋盘。
4 F8 j! i% @2 k: L2 v0 X  Y4 R0 F' Vmain = zeros(1, 2 * n - 1); % 记录主对角线的使用情况6 V7 H' N; [0 z6 `+ l9 l0 H
deputy = zeros(1, 2 * n - 1); % 记录副对角线的使用情况
# `5 @4 }" M) }# ?! V6 e$ n, c( f/ anumber = 0;0 c; U2 a3 S7 Z
[chess, main, deputy, number] = justtry(1, n, chess, main, deputy, number);! q" |& w( _0 y% i4 ?

- u" D' m. j  e" N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。
) u& B) y: L, Z/ A+ O0 c& f
2 l# N  u$ b; O9 ~: H# m* T3 [. q5 }: z
zan
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