1.介紹
八皇後問題,是一個古老而著名的問題,是回溯算法的經典案例,該問題是國際西洋棋棋手馬克斯.貝瑟爾于1848年提出:在8×8格的國際象棋上擺放八個皇後,使其不能互相攻擊,即
任意兩個皇後都不能處于同一行、同一列、同一斜線。問有多少種擺法(92)。
2.思路分析
第一個皇後先放第一行第一列
第二個皇後放在第二行第一列,然後判斷是否OK,如果不OK,繼續放在第二列,第三列,依次把所有列都放完,找到一個合适
繼續放第三個皇後,還是第一列,第二列。。。知道第8個皇後也能放在一個不沖突的位置,算是找到一個正确解
當得到一個正确解時,在棧中退到上一個棧時,就會開始回溯,即:将第一個皇後,放到第一列的所有正确解,全部得到
然後回頭繼續放第一個皇後放第二列,後面繼續循環執行執行1,2,4步驟
說明:理論上應該建立一個二維數組來表示棋盤,但是實際上可以通過算法,用一個一維數組即可解決問題. arr[8] = {0 , 4, 7, 5, 2, 6, 1, 3} //對應arr 下标 表示第幾行,即第幾個皇後,arr[i] = val , val 表示第i+1個皇後,放在第i+1行的第val+1列
3.圖解
![](https://img.laitimes.com/img/9ZDMuAjOiMmIsIjOiQnIsISM9AnYldnJwAzN9c3Pn5GcuQ0MlQ0MlcnW1JkbMd3a61UMRpXTy0ERNlHMT5kMjpXTwsmaNpXRU5UeZRUT3lERNlHMp10dBR1T1kFVNZXWE10dJRUT5hTaNdXQU9UNZRVT2NmMiNnSywEd5ITW110MaZHetlVdO1GT3lERNl3YXJGc5kHT20ESjBjUIF2Lc12bj5SYphXa5VWen5WY35iclN3Ztl2Lc9CX6MHc0RHaiojIsJye.png)
4.代碼實作
public class EightQueens
{
//定義一個max表示共有多少個皇後
static int _max = 8;
//定義數組arr,儲存皇後放置位置的結果,比如 arr={0,4,7,5,2,6,1,3}
static int[] _arr = new int[_max];
//初始化解法次數
static int _count = 0;
//初始化沖突次數
static int _judgeCount = 0;
public static void Test()
{
EightQueens.Check(0);
Console.WriteLine($"一共有{_count}種解法");
Console.WriteLine($"一共判斷沖突的次數{_judgeCount}次");
}
/// <summary>
///編寫一個方法,放置第n個皇後
///Check是每一次遞歸時,進入到Check中都有for(int i=0;i<_max;i++),是以會有回溯
/// </summary>
/// <param name="n"></param>
private static void Check(int n)
{
if (n == _max) //當n=8,說明8個皇後已經方法,因為初始值從0開始
{
Print();
return;
}
//依次放入皇後,并判斷是否有沖突
for (int i = 0; i < _max; i++)
{
//先把目前這個皇後n,放到該行的第1列
_arr[n] = i;
//判斷當放置第n個皇後到i列時,是否沖突
if (Judge(n))
{
//如果不沖突,接着放n+1個皇後,即開始遞歸
Check(n + 1);
}
//如果沖突,就繼續執行arr[n]=i,即将第n個皇後,放置在本行的後移的一個位置
}
}
/// <summary>
/// 檢視當我們放置第n個皇後,就去檢查該皇後是否和前面已經判斷的皇後沖突
/// </summary>
/// <param name="n">表示第n個皇後</param>
/// <returns></returns>
private static bool Judge(int n)
{
_judgeCount++;
for (int i = 0; i < n; i++)
{
//1._arr[i] == _arr[n] 表示判斷第n個皇後,是否和前面的n-1個皇後在同一列
//2.Math.Abs(n - i) == Math.Abs(_arr[n] - _arr[i])表示判斷第n個皇後是否和第i個皇後在同一個斜線
//取個例子:當 n=1的時候 也就是放置第2列 Math.Abs(1-0)==Math.Abs(1-0)=1
//3.判斷是否在同一行,沒有必要,n每次都在遞增
if (_arr[i] == _arr[n] || Math.Abs(n - i) == Math.Abs(_arr[n] - _arr[i]))
{
return false;
}
}
return true;
}
/// <summary>
/// 皇後的擺放位置輸出
/// </summary>
private static void Print()
{
_count++;
for (int i = 0; i < _arr.Length; i++)
{
System.Console.Write(_arr[i] + " ");
}
System.Console.WriteLine();
}
}
5.結果圖
0 4 7 5 2 6 1 3
0 5 7 2 6 3 1 4
0 6 3 5 7 1 4 2
0 6 4 7 1 3 5 2
1 3 5 7 2 0 6 4
1 4 6 0 2 7 5 3
1 4 6 3 0 7 5 2
1 5 0 6 3 7 2 4
1 5 7 2 0 3 6 4
1 6 2 5 7 4 0 3
1 6 4 7 0 3 5 2
1 7 5 0 2 4 6 3
2 0 6 4 7 1 3 5
2 4 1 7 0 6 3 5
2 4 1 7 5 3 6 0
2 4 6 0 3 1 7 5
2 4 7 3 0 6 1 5
2 5 1 4 7 0 6 3
2 5 1 6 0 3 7 4
2 5 1 6 4 0 7 3
2 5 3 0 7 4 6 1
2 5 3 1 7 4 6 0
2 5 7 0 3 6 4 1
2 5 7 0 4 6 1 3
2 5 7 1 3 0 6 4
2 6 1 7 4 0 3 5
2 6 1 7 5 3 0 4
2 7 3 6 0 5 1 4
3 0 4 7 1 6 2 5
3 0 4 7 5 2 6 1
3 1 4 7 5 0 2 6
3 1 6 2 5 7 0 4
3 1 6 2 5 7 4 0
3 1 6 4 0 7 5 2
3 1 7 4 6 0 2 5
3 1 7 5 0 2 4 6
3 5 0 4 1 7 2 6
3 5 7 1 6 0 2 4
3 5 7 2 0 6 4 1
3 6 0 7 4 1 5 2
3 6 2 7 1 4 0 5
3 6 4 1 5 0 2 7
3 6 4 2 0 5 7 1
3 7 0 2 5 1 6 4
3 7 0 4 6 1 5 2
3 7 4 2 0 6 1 5
4 0 3 5 7 1 6 2
4 0 7 3 1 6 2 5
4 0 7 5 2 6 1 3
4 1 3 5 7 2 0 6
4 1 3 6 2 7 5 0
4 1 5 0 6 3 7 2
4 1 7 0 3 6 2 5
4 2 0 5 7 1 3 6
4 2 0 6 1 7 5 3
4 2 7 3 6 0 5 1
4 6 0 2 7 5 3 1
4 6 0 3 1 7 5 2
4 6 1 3 7 0 2 5
4 6 1 5 2 0 3 7
4 6 1 5 2 0 7 3
4 6 3 0 2 7 5 1
4 7 3 0 2 5 1 6
4 7 3 0 6 1 5 2
5 0 4 1 7 2 6 3
5 1 6 0 2 4 7 3
5 1 6 0 3 7 4 2
5 2 0 6 4 7 1 3
5 2 0 7 3 1 6 4
5 2 0 7 4 1 3 6
5 2 4 6 0 3 1 7
5 2 4 7 0 3 1 6
5 2 6 1 3 7 0 4
5 2 6 1 7 4 0 3
5 2 6 3 0 7 1 4
5 3 0 4 7 1 6 2
5 3 1 7 4 6 0 2
5 3 6 0 2 4 1 7
5 3 6 0 7 1 4 2
5 7 1 3 0 6 4 2
6 0 2 7 5 3 1 4
6 1 3 0 7 4 2 5
6 1 5 2 0 3 7 4
6 2 0 5 7 4 1 3
6 2 7 1 4 0 5 3
6 3 1 4 7 0 2 5
6 3 1 7 5 0 2 4
6 4 2 0 5 7 1 3
7 1 3 0 6 4 2 5
7 1 4 2 0 6 3 5
7 2 0 5 1 4 6 3
7 3 0 2 5 1 6 4
一共有92種解法
一共判斷沖突的次數15720次