用JAVA语言写概率算法求解八皇后问题。要求如下步骤:1.有算法思路,2.代码思路,3.伪代码 ,4.代码实现。

时间: 2023-06-16 13:06:49 浏览: 42
1. 算法思路: 八皇后问题是一个经典的回溯问题,我们可以使用概率算法来优化回溯过程。具体思路如下: 1. 初始化一个八元素的数组,用于表示每个皇后所在的列位置。 2. 从第一行开始,随机选择一个列位置,将第一个皇后放在该位置。 3. 对于第二行,计算出每个列位置的冲突数(即与前面的皇后所在列位置相同或在同一对角线上的皇后数量),然后计算每个列位置的概率值。 4. 根据概率值随机选择一个列位置,将第二个皇后放在该位置。 5. 重复第三步和第四步,直到所有皇后都被放置。 6. 如果出现了死局(即回溯到了第一行),则重新从第一行开始执行。 7. 执行若干次后,找到冲突数最小的棋盘状态,即为八皇后问题的解。 2. 代码思路: 1. 定义一个长度为8的数组 queens,用于记录每个皇后所在的列位置。 2. 定义一个 solve 方法,用于求解八皇后问题。 3. 在 solve 方法中,使用一个 while 循环不断重复执行以下步骤: a. 对于每一行,计算每个列位置的冲突数和概率值。 b. 根据概率值随机选择一个列位置,将皇后放在该位置。 c. 如果出现了死局,则将 queens 数组重新初始化,并从第一行开始执行。 d. 如果所有皇后都被放置,则计算冲突数并更新最小值。 4. 在 main 方法中,执行若干次 solve 方法,找到冲突数最小的棋盘状态。 3. 伪代码: ``` function solve(): queens = new int[8] min_conflicts = 8 while min_conflicts != 0: conflicts = 0 for i from 0 to 7: probs = new double[8] for j from 0 to 7: queens[i] = j probs[j] = calculate_probability(i, queens) j = choose_random_column(probs) queens[i] = j conflicts += calculate_conflicts(i, queens) if conflicts == 28: break if conflicts == 28: queens = new int[8] min_conflicts = 8 continue if conflicts < min_conflicts: min_conflicts = conflicts return queens ``` 4. 代码实现: ```java import java.util.Arrays; import java.util.Random; public class EightQueens { private static final int N = 8; public static void main(String[] args) { int minConflicts = N; int[] minQueens = new int[N]; Random random = new Random(); for (int i = 0; i < 1000; i++) { int[] queens = new int[N]; int conflicts = N; while (conflicts > 0) { conflicts = 0; for (int j = 0; j < N; j++) { double[] probs = new double[N]; for (int k = 0; k < N; k++) { queens[j] = k; probs[k] = calculateProbability(j, queens); } int col = chooseRandomColumn(probs, random); queens[j] = col; conflicts += calculateConflicts(j, queens); if (conflicts == N * (N - 1) / 2) { break; } } if (conflicts == N * (N - 1) / 2) { queens = new int[N]; conflicts = N; continue; } } if (conflicts < minConflicts) { minConflicts = conflicts; minQueens = queens; } } System.out.println("Minimum conflicts: " + minConflicts); System.out.println("Solution: " + Arrays.toString(minQueens)); } private static double calculateProbability(int row, int[] queens) { double prob = 0; for (int i = 0; i < N; i++) { if (i == queens[row]) { continue; } int conflicts = 0; for (int j = 0; j < row; j++) { if (queens[j] == i || queens[j] - j == i - row || queens[j] + j == i + row) { conflicts++; } } prob += Math.pow(2.0, -conflicts); } return prob; } private static int chooseRandomColumn(double[] probs, Random random) { double sum = 0; for (double prob : probs) { sum += prob; } double r = random.nextDouble() * sum; sum = 0; for (int i = 0; i < probs.length; i++) { sum += probs[i]; if (sum > r) { return i; } } return probs.length - 1; } private static int calculateConflicts(int row, int[] queens) { int conflicts = 0; for (int i = 0; i < row; i++) { if (queens[i] == queens[row] || queens[i] - i == queens[row] - row || queens[i] + i == queens[row] + row) { conflicts++; } } return conflicts; } } ```

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