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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 |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。
+ m+ d+ K% Z; ~0 p. N0 z让我们逐步解释这段代码:
+ n( u/ u5 |  Afunction [chess, main, deputy, number] = justtry(i, n, chess, main, deputy, number)
$ m+ n$ M: a; w5 K; a. P
$ ~( r, O5 w* N* z; \8 O3 b. G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。+ u0 x) [3 k  y7 N
if i == 9+ g2 |/ ?* R9 T) T0 j+ V3 O
    number = number + 1;3 T# R, Z4 G  i4 \) @
    chess  _; k6 f2 r2 ^. m' k/ Q# L
else  E! Q' S, [) K0 V) o; `
    for k = i:8
6 p8 Q! S) `& k        if main(i - chess(k) + n) == 0 && deputy(i + chess(k) - 1) == 0
, \' r2 z, c  T% v) i/ U# r6 o- L' r; I$ }
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。' W6 E9 P/ i# F5 Y9 y0 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。
4 n* _" A; Z4 I) v. {& ]' ^" y            t = chess(k); % 交换位置
7 g- k. u3 L5 c            chess(k) = chess(i);4 `. d5 S8 i% C0 P4 a, w
            chess(i) = t;( f) `% M8 \/ U; @

- C2 l# Z* d& e* P            main(i - chess(k) + n) = 1;
6 X/ R0 a9 T2 b& p$ O1 ?            deputy(i + chess(k) - 1) = 1;* C3 S- b7 M# i' ]

6 s5 i* |* R- l6 u, H            [chess, main, deputy, number] = justtry(i + 1, n, chess, main, deputy, number); % 递归调用
% x# r: p: K2 y) i
1 b+ |' M  Z9 ?            t = chess(k); % 回溯9 e4 z& z2 Y" `' n6 F
            chess(k) = chess(i);1 }* Q+ j' x  d: x1 b9 g: T1 w
            chess(i) = t;( X$ O! x/ C8 U
+ [! F7 D1 m9 ~
            main(i - chess(k) + n) = 0;8 W5 a5 D# ~& `' `1 A( _+ _7 u  V  K
            deputy(i + chess(k) - 1) = 0;% V& S8 G% ^" U

. ]& y: H9 p" O9 s: h: S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。
4 t( ]# i8 v: t' N" R4 E6 Y        end- Y  A5 E; j. g- A$ M* u8 S
    end  U$ H3 r+ @( x
end  Y2 h2 x; ~9 i( n1 [
# i0 e8 p6 r5 h) G$ g
这结束了循环和函数。如果i不是9,循环将继续到下一行。
# l2 O% c& i1 u+ ^) Z9 r9 n3 J+ oclear all. n* D. {6 D. A( N9 f
clc! w$ z$ }- P( c+ }8 I# u& P- S

5 n  `4 `3 O; B3 z; ]/ V3 h这些命令清除工作区和命令窗口。( X# u0 u! u0 A, R" c, ]
n = 8;# u! ?* v/ N8 y( o: d2 w
chess = zeros(1, n);; _9 n0 E' l" b0 t7 C
for i = 1:n1 `& C; U4 h5 Z" M8 ?
    chess(i) = i;4 M& V; u& B! u! e
end1 A/ t& C' s$ B+ I' L; i2 S+ p
& P5 D- F& v' G+ p
这初始化了一个带有皇后的第一行的棋盘。) o. l' n# r" |+ @% z) e0 A+ \
main = zeros(1, 2 * n - 1); % 记录主对角线的使用情况
4 x7 |! _4 W: Q. ]deputy = zeros(1, 2 * n - 1); % 记录副对角线的使用情况2 [  S' v. i/ V" D7 W
number = 0;
# t* t5 E& Z- F1 P+ @[chess, main, deputy, number] = justtry(1, n, chess, main, deputy, number);7 p$ u! J+ \7 Z* E4 n" Q( \

9 q' g: U4 d; |& r/ J( V" V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。
5 p. \& O3 E3 m' q+ W" b/ V4 @& d0 P" @/ c& @
; Z+ L5 \+ @* s6 b0 U4 m7 A( F

" e+ p+ B. h- c5 z3 L3 s

排列树的回溯搜索.rar

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