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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。
: N9 a: N9 s/ U$ ^. n* D  u: Y让我们逐步解释这段代码:, q/ v# `4 k' ^" n6 y# ?
function [chess, main, deputy, number] = justtry(i, n, chess, main, deputy, number)
' X% |) K! x# o" L: B6 l
& j8 |# {; c; f, v. d* N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。
0 {4 j7 A  l/ P: f5 mif i == 9
2 i" y/ i) J; Q    number = number + 1;, `/ c0 C( G8 A9 Z  r& v
    chess- ^& m) U9 i+ n' d" V6 w
else& r% w0 y3 v- N( w3 V$ L2 U' C' H" d
    for k = i:84 ~8 e8 q0 J" a8 G7 J) ?& v+ H' ~7 Y$ J
        if main(i - chess(k) + n) == 0 && deputy(i + chess(k) - 1) == 09 o+ A: u; e2 F6 c$ M3 u7 b
* S/ u' B+ N" O( x" F; n1 }
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。/ }0 ^* c  e- \
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。
; J9 m- T$ B$ V6 D" H6 g2 S            t = chess(k); % 交换位置' x, T7 j: d3 z3 V2 A7 R
            chess(k) = chess(i);: B( v% o/ [! f# |0 z5 K, V2 h* p, L
            chess(i) = t;
+ s/ z5 o. J8 D4 f# w3 H5 z% P7 Y7 s5 n1 @8 \6 T' t) e. @$ Z( x" y
            main(i - chess(k) + n) = 1;
, }% r! a' ^1 K, y# U            deputy(i + chess(k) - 1) = 1;) h1 b  x! K& t6 ?' w* T  p
* _( v/ U7 Z6 |: p. P5 i
            [chess, main, deputy, number] = justtry(i + 1, n, chess, main, deputy, number); % 递归调用8 C0 C0 P0 U9 |6 g0 t# U; j
0 \2 x* q. y* E# f/ U! ~) G! t7 F( L
            t = chess(k); % 回溯) N; ~$ n* x. E& j
            chess(k) = chess(i);* \8 B0 D, E( l7 D# p0 R; {. E
            chess(i) = t;1 X  y3 I3 T9 w. ?. P3 X9 N0 X

: E7 w+ v5 k5 d' z, T$ ~, b            main(i - chess(k) + n) = 0;7 K. ?# n% i" e& {. t- p) |9 t2 H
            deputy(i + chess(k) - 1) = 0;5 a( K9 ~2 }, s! A, f# n
; W% A: N5 h- z  [' x# ]
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。. I5 c1 r4 J; z! }: I% C: ^- `
        end
& y0 O# d- O, X& Q# h: b& {    end: ^( y. E0 ^9 [: m: m1 u6 e
end$ F( e3 H( F4 W) |2 N. e

5 P) V! e# ~) c. V$ U: }  S这结束了循环和函数。如果i不是9,循环将继续到下一行。3 T8 C- Y" n! d
clear all' K6 j, [" x7 \9 e4 @( n- q
clc$ S! `3 N& h7 f

1 p. w5 W  m5 V& g. w这些命令清除工作区和命令窗口。
. |9 S6 s3 w* I! D! m" Dn = 8;! o5 R+ l) [5 E- L$ K9 I% y
chess = zeros(1, n);0 V: V, _! A+ Q' M9 u8 w
for i = 1:n
' D3 G1 v2 N! [( s    chess(i) = i;
' ]  e7 p& j* y/ w% r+ ?5 xend8 h( X# [2 `$ R0 `  _- q9 r

1 n1 K0 d" X6 m5 [# \这初始化了一个带有皇后的第一行的棋盘。
: q& ~$ @; i9 B" ~main = zeros(1, 2 * n - 1); % 记录主对角线的使用情况' Q! K9 X9 g: q8 n- A6 o
deputy = zeros(1, 2 * n - 1); % 记录副对角线的使用情况
6 Q+ X( Y8 |* n+ I+ G& Unumber = 0;! Q8 F. o$ \/ W
[chess, main, deputy, number] = justtry(1, n, chess, main, deputy, number);
2 F  }5 i3 [+ l! `( [+ X) w
4 F* D+ _# u/ t3 l5 E$ d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。
2 F. _" S8 K2 r3 c4 j2 b9 @% C0 F$ Y( |+ @7 I
6 U2 X  m) s) |" n) e2 ]
zan
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