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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。
# I6 h# y7 R6 k; I" V( A# b具体来说,N皇后问题的规则是:
7 p! U' V6 t) }  Z% D- c+ y
7 c" @1 A* R8 E! x5 W8 h1.每一行只能放置一个皇后。$ E+ u; b$ r: k# `
2.每一列只能放置一个皇后。
7 N8 ~& K2 ~. L3.每条对角线只能放置一个皇后。2 y1 C" b" v3 N. h9 A; b5 h% J

& X7 ^% I) V' y$ [( ]$ Y$ ZN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。0 f5 E. B% s8 K$ X
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。3 ?6 m% ^. o- ^& e" t
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。
  1. clear all/ x$ R/ c' \/ o7 Y; `$ v( O% y* z2 |
  2. clc
复制代码
这两行命令清除工作空间中的所有变量,并清除命令窗口。! H3 }! V$ y: I. {4 \
%n皇后问题
  1. n=8;
    6 e7 V4 X* o% c3 }
复制代码
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。
  1. chess=zeros(n,n);% u( j8 P! \$ ]2 }; U; j, o
  2. row=zeros(1,n); %记录n列被占用的情况, `' }! l4 k  g7 Q2 j
  3. main=zeros(1,2*n-1); %记录主对角线的使用情况. a5 M) A. C- }+ I2 `
  4. deputy=zeros(1,2*n-1); %记录从对角线的使用情况
    % v: E2 k# U8 H5 V' Y% |$ A
  5. number=0;
    7 c: k5 F$ o: V2 D! `1 g( A6 c- F$ I, ]
  6. [chess,row,main,deputy,number]=justtry(1,n,chess,row,main,deputy,number);
复制代码
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。
  1. function [chess,row,main,deputy,number]=justtry(i,n,chess,row,main,deputy,number);
复制代码
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。) I, w1 R0 c, u$ S2 b9 F
for k=1:81 I$ D' Z1 x( G2 H
2 m. g5 c7 c. M0 m; b; ^
这开始一个循环,迭代处理当前行的每一列(k)。
. U! R  x% f; D, x% y4 R. [if row(k)==0 & main(i-k+n)==0 & deputy(i+k-1)==0
, t3 u8 N( N! Y7 k7 U3 U) @8 d% M# S
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。
  1.     chess(i,k)=1;8 q7 M. {4 Y! g. @/ T9 V( ~% U3 I3 ^
  2.     row(k)=1;4 X6 E7 E  m, a( A: {7 m( T
  3.     main(i-k+n)=1;
    9 h\" c7 f$ ]\" n5 ~9 |
  4.     deputy(i+k-1)=1;
    % U1 B  s: `8 g! L* M0 z* k( j
复制代码
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。
" L3 v" }1 g; O8 f  Q! J8 ~    if i==8
" h' A/ C! w' W% X- t3 b4 t8 e$ r8 O. H8 c8 A8 b+ t- }
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。
  1.         number=number+1;; V5 _$ R8 ~' t( f2 Y
  2.         chess
复制代码
解的计数增加,并打印当前的棋盘配置。
, w9 _$ E% c% v) e/ V- i    else0 l4 F# }. a0 [+ B

% N5 N" p0 V/ X8 V: F! i' R: p4 I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。
  1. [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。1 m8 d% H0 c8 i  M) G
    end8 Y' c+ x3 x8 K4 c

" l  g) ^+ d! j! r" Y% m这标志着对最后一行的条件检查结束。
  1.     chess(i,k)=0;
    % h  B( E+ ]0 [$ W) t
  2.     row(k)=0;8 T7 {\" M\" k: B% Q! ^7 S, ?
  3.     main(i-k+n)=0;' o9 D6 [, ]' D# [* k- y, Y4 _
  4.     deputy(i+k-1)=0;: r& ~/ D, M3 Q3 O/ h  C
复制代码
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。% y% d1 z# `- `+ c2 ~+ x! O$ L
end7 E+ D5 Y' A% F* _* M, s3 D
end
- l. ^. E8 J' V0 b. ~  t2 h
) t0 _- J" P& n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。/ {% {; t2 p& J5 X- h+ x
end5 `6 P* g$ |1 i' R" r

9 j; e6 w$ E8 B" _3 u& T' V4 ~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。' S2 C# Z0 [" R; H, ]+ [
3 ]4 Z! t0 q/ V6 Y" c5 k

* s, q  u1 Q8 V; Z% d. D* {9 d$ K6 T" ~  ^) J3 y' g3 |

/ I; ?' N" m) T( r$ u" |5 e7 o

n皇后.rar

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