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matlab解决n皇后问题

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发表于 2023-12-22 16:10 |只看该作者 |倒序浏览

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"N皇后问题"是一个著名的组合问题，其目标是在一个N×N的棋盘上放置N个皇后，使得它们彼此之间无法互相攻击。在国际象棋中，皇后可以在水平、垂直和对角线方向上移动，因此在棋盘上放置皇后时，需要确保任意两个皇后都不在同一行、同一列或同一对角线上。
具体来说，N皇后问题的规则是：

1.每一行只能放置一个皇后。
2.每一列只能放置一个皇后。
3.每条对角线只能放置一个皇后。

N皇后问题是一个经典的递归和回溯问题，它的解法要求找到所有满足上述规则的皇后布局。问题的难度在于确保在放置每个皇后时都满足约束条件，同时要考虑到适当的优化以提高算法的效率。
解决N皇后问题的一种方法是使用回溯算法，通过逐行放置皇后并检查是否满足规则，如果不满足则回溯到前一步重新尝试。这个问题的解法通常会利用递归和回溯的思想，以及对棋盘状态的合理剪枝，以降低搜索的复杂度。
N皇后问题是一个经典的组合问题，也是算法设计和递归思想的典型例子。

clear all
; H' v% g6 Z5 i& m' X j* F8 y
clc

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这两行命令清除工作空间中的所有变量，并清除命令窗口。
%n皇后问题

n=8;6 v9 f0 m- F# L `

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这个注释指出代码是解决N皇后问题的，并将n的值设置为8，表示棋盘的大小为8x8。

chess=zeros(n,n);
6 F: t- r# u: ~
row=zeros(1,n); %记录n列被占用的情况& P8 [+ K$ ]2 G% h3 \
main=zeros(1,2*n-1); %记录主对角线的使用情况 Y0 B$ W9 o0 Q% e5 e
deputy=zeros(1,2*n-1); %记录从对角线的使用情况
9 u& g( U8 U& h
number=0;4 a: v9 W. J- }
[chess,row,main,deputy,number]=justtry(1,n,chess,row,main,deputy,number);

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在这里，矩阵和数组被初始化。chess是一个NxN矩阵，表示棋盘，最初全部填充为零。row、main和deputy是用于跟踪特定行、主对角线或副对角线是否被占用的数组。number是解的数量计数器。然后调用justtry函数，传递初始参数。

function [chess,row,main,deputy,number]=justtry(i,n,chess,row,main,deputy,number);

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这一行定义了justtry函数，它接受当前行i、棋盘大小n、棋盘chess、有关行和对角线占用的信息（row、main、deputy）以及当前解的计数number。它将在处理后返回这些变量的更新版本。
for k=1:8

这开始一个循环，迭代处理当前行的每一列（k）。
if row(k)==0 & main(i-k+n)==0 & deputy(i+k-1)==0

这个条件检查当前列、主对角线和副对角线是否没有被占用。如果为真，则考虑在此位置放置皇后。

chess(i,k)=1;
4 |6 C, `( Z; }9 i# j# s K
row(k)=1;9 @3 a! h# I0 s9 k6 g9 `4 r
main(i-k+n)=1;
- L! y+ |/ l9 j% \! u& \. c# `) C
deputy(i+k-1)=1;
0 p3 T& t8 w. g

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如果条件满足，就在当前位置放置一个皇后，并更新相应的数组（row、main、deputy）来标记占用。
if i==8

这检查是否已经到达了最后一行。如果为真，说明找到了一个解。

number=number+1;7 o0 H! H+ t0 f; V& z& Y9 U
chess

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解的计数增加，并打印当前的棋盘配置。
else

如果不在最后一行，函数继续搜索，通过递归调用自身处理下一行。

[chess,row,main,deputy,number]=justtry(i+1,n,chess,row,main,deputy,number);

复制代码

用更新的参数递归调用函数处理下一行。
end

这标志着对最后一行的条件检查结束。

chess(i,k)=0;
' g) Q# r/ C% b, l/ f
row(k)=0;& X8 C9 T\" M4 E2 k0 p
main(i-k+n)=0;0 {+ U\" g4 \\" h1 S6 J. J. k3 k
deputy(i+k-1)=0;
3 F8 G1 u: W. f\" a* v2 G3 a( Q

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这是回溯的部分。如果在递归调用中找不到合适的位置放置皇后，则移除放置的皇后，并更新相应的数组，以回溯并尝试其他可能性。
end
end

这标志着循环的结束和justtry函数的结束。循环迭代所有列，尝试在当前行找到可以放置皇后的有效位置。
end

这标志着主脚本的结束。整个过程由使用初始参数调用justtry函数开始。找到解时，它们将被打印出来。