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由皇后带来的骑士(分支与限界)

zhaoxj0217 2022-04-03 阅读 79
算法c++

今天突然看到了这一个问题:

用分支限界法求解四皇后问题,要求输出四皇后问题的所有可行解,我以前都是用贪心法写的,所以花了一段时间去看待这个

大家可以先写写看

先思考:

。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

分析:

我们可以用一串数字来表示问题的解,比如[2,4,1,3] 表示 4×4 棋盘的4皇后问题的解,第一行的棋子摆在第2列;第二行的棋子摆在第4列,依此类推
  ,可以看出,某一行的棋子摆了之后,棋子的那一列肯定不能再摆其他的棋子了,

  所以解[x,x,x,……,x] 一定是 1-n 的一个全排列,

  所以这里的解空间树我们选择排列树。


思路
  既然已经确定了要用排列树来作为问题的解空间树,接下来要确定的就是剪枝函数了。

  剪枝函数只要从已经摆好的棋子的第一个开始遍历,依此判断下面的棋子是否在其攻击范围内即可,

  因为我们之前没有在同一行摆多个棋子,也没有在同一列摆多个棋子,所以只要判断其他棋子是否在其斜线上的攻击范围即可,比如

。。3 。

1 。。。

。。。4

。2 。。

3到一方向,3到4方向

第一行的棋子摆在第3列上,只要沿图中方向判断即可既可以得到结果。

。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

代码如下:如有分析不妥当之处,还请大佬们及时指正,谢谢大家。

#include<iostream>
#include<ctime>
using namespace std;

bool isOK(int n, int pieces[])
{    //剪枝函数
    //判断当前状态是否合理,即皇后会不会互相攻击
    for (int i = 1; i <= n-1; i++)
    {
        for (int j = i + 1; j <= n; j++)
        {
            int left = -(j - i);//向左的斜线
            int right = (j - i);//向右的斜线
            if (pieces[j] == pieces[i] + left||pieces[j] == pieces[i] + right)
            {//第i行皇后和第j行皇后会互相攻击
                return false;
            }
        }
    }
    //所有皇后都不会互相攻击
    return true;
}

void swap(int &a, int &b)
{
    int t = a;
    a = b;
    b = t;
}

void nQueen(int n, int t, int pieces[])
{
    if (t > n)
    {
        for (int i = 1; i <= n; i++)
        {
            for (int j = 1; j < pieces[i]; j++)
                cout << "- ";
            cout << pieces[i]<<" ";
            for (int j = pieces[i] + 1; j <= n; j++)
                cout << "- ";
            cout << endl;
        }
        cout << endl;
    }
    else
    {
        for (int i = t; i <= n; i++)
        {
            swap(pieces[t], pieces[i]);
            if (isOK(t, pieces))
            {
                nQueen(n, t + 1, pieces);
            }
            swap(pieces[t], pieces[i]);
        }
    }
}

int  main()
{
    int n;
    cin >> n;
    int *pieces = new int[n + 1];
    for (int i = 1; i <= n; i++)
    {
        pieces[i] = i;
    }
    nQueen(n, 1, pieces);
    cout << "OK" << endl;
    system("pause");
}

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