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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 |正序浏览
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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。( A" F+ U: N' {9 F3 R" ?  M
让我们逐步解释这段代码:
4 F, u) b/ W8 |: }& }8 e: _3 mfunction [chess, main, deputy, number] = justtry(i, n, chess, main, deputy, number)# `# W0 R4 e. {6 i
; H3 |; g5 F) [
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。4 M, _! {% M( G* r& A' C7 E9 G" i- _
if i == 96 U# }1 S7 h, b. A
    number = number + 1;
6 d" Z4 y' b  e! f. R( c    chess
+ k. H# _: S  i/ zelse
5 j5 _! U2 P; E) |9 B* I, V    for k = i:8
  G. f3 F8 K. }* f' G! W/ K( T4 Z        if main(i - chess(k) + n) == 0 && deputy(i + chess(k) - 1) == 0* @- ~9 D% x/ a0 _$ a0 G8 ]

. H) f! I- d2 b1 y3 ^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。
/ [6 F' I# e( H; h7 h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。3 D7 h! A4 Q2 f* X( h0 J
            t = chess(k); % 交换位置
6 j" s7 o3 X4 F1 j            chess(k) = chess(i);) |$ B6 b1 v9 q1 M) R6 k/ L
            chess(i) = t;
- a% E8 M; k1 m( c+ E" d& i/ x( M  t* J1 ]" @
            main(i - chess(k) + n) = 1;9 m7 q8 S# p4 a3 y0 V' i, `' ]9 E
            deputy(i + chess(k) - 1) = 1;
0 d/ Y* {, x3 e, a3 G, J( g- P1 a5 ^9 J" M4 Z3 {+ g
            [chess, main, deputy, number] = justtry(i + 1, n, chess, main, deputy, number); % 递归调用
* m) k9 t: ^5 g# u  M" E/ W" b) E+ O& U; i- g4 D$ ^( Z
            t = chess(k); % 回溯
. v5 ^5 B& C7 ~2 k1 u; N3 s$ k+ Q            chess(k) = chess(i);
. r" X/ |3 G/ k& z8 h% N, C            chess(i) = t;# u" E+ ~3 [/ j/ U" d/ c
" V6 N  g- i5 z
            main(i - chess(k) + n) = 0;! ^- {! X! z* r: d( F8 R2 `- j
            deputy(i + chess(k) - 1) = 0;4 z  \. l" h/ r( i. k

/ ?9 H) V- d6 W: M5 Z6 b+ k- g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。, n- V, m% E) |" L/ S
        end8 A7 a  l+ f% N0 C/ o  ^
    end  g6 h' i) s! T1 O( j9 X. f
end
& M3 c8 A, ^  C+ }0 d6 S5 u6 R
  l) a! n. P6 I7 \" d9 ~6 y; J这结束了循环和函数。如果i不是9,循环将继续到下一行。4 ^4 V5 ?$ s/ q" t- r, M
clear all
; D& Q: r: r$ o; P8 ?; G4 Hclc  L  m5 X: K7 Z: B5 c' t2 L8 s8 {, S
8 R0 L- _6 s/ E2 j0 N6 d9 W# [
这些命令清除工作区和命令窗口。
5 n! _+ B4 L' r8 V# W. I+ u2 Wn = 8;$ Z$ Y1 E- y$ `3 f! {
chess = zeros(1, n);4 K5 }/ G+ T) y
for i = 1:n
2 B, K0 _3 Q* Z: Q9 e# j5 M$ U2 u    chess(i) = i;
, X6 P  F- N3 l+ C8 mend; M+ c4 t( v, {$ J) ^, Q+ {1 ~
8 p4 K& U- _% @8 ?' N
这初始化了一个带有皇后的第一行的棋盘。- a; o' w, [- P+ W0 g/ L) X
main = zeros(1, 2 * n - 1); % 记录主对角线的使用情况& K! `2 s+ b( }4 o
deputy = zeros(1, 2 * n - 1); % 记录副对角线的使用情况3 j2 m7 N- E( k, ~* U: {2 T
number = 0;# a' g' ?! ?) _# A2 r
[chess, main, deputy, number] = justtry(1, n, chess, main, deputy, number);
2 O8 }+ N: Q; M  f+ t6 f. H6 S7 ?3 H1 [* p* 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。
; ]: ^. n" m# q- f# B" p! z% |2 C# ^

2 k! y' k% O1 T0 f3 y& t3 W# I) T* e7 [

排列树的回溯搜索.rar

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