编写一个程序,求解皇后问题:在n×n的方格棋盘上,放置n个皇后,要求每个皇后不同行、不同列、不同左右对角线。
时间: 2023-05-31 18:18:25 浏览: 374
### 回答1:
这是一个经典的问题,可以使用回溯算法来解决。具体步骤如下:
1. 定义一个n×n的二维数组表示棋盘,初始化为。
2. 从第一行开始,依次尝试在每一列放置皇后。如果该位置不冲突,则将该位置标记为1,并递归到下一行。
3. 如果递归到最后一行,说明已经找到了一组解,将该解保存下来。
4. 如果当前行无法找到合适的位置放置皇后,则回溯到上一行,重新尝试其他列。
5. 重复2-4步,直到找到所有解。
需要注意的是,在判断某个位置是否冲突时,需要检查该位置所在的行、列、左右对角线是否已经有皇后。可以使用三个一维数组来记录已经占用的行、列、对角线。
代码实现可以参考以下示例:
### 回答2:
皇后问题是一道经典的搜索问题,目的是找到在nxn的棋盘上放置n个皇后,使得每个皇后都不在同一行、同一列或同一对角线上。
解决皇后问题的常见方法是回溯法。回溯是一种深度优先搜索,从棋盘的第一行开始,依次尝试在每个位置放置皇后,然后递归处理下一行。如果无法在第一行放置皇后,则回溯到上一行重新尝试。在每一个空格中,我们必须检查这个空格是否在同一行、同一列或同一对角线上的其他任何皇后。如果没有,我们就可以放置皇后,否则就必须回溯到上一个格子。
下面是具体实现思路:
1. 定义一个二维数组board,记录皇后的位置;
2. 定义一个isValid函数,判断当前位置是否可以放置皇后,判断条件包括行、列和对角线;
3. 定义一个backtrack函数,从第一行开始尝试放置皇后,到最后一行时记录一组正确的解;
4. 在backtrack函数中,首先遍历第一行的所有位置,然后判断该位置是否可以放置皇后,如果可以,将当前位置赋值为1,继续递归到下一行;
5. 递归回溯时,将当前位置重新赋值为0;
6. 返回所有正确解的数组。
代码如下:
```
class Solution:
def solveNQueens(self, n: int) -> List[List[str]]:
board = [[0] * n for _ in range(n)]
res = []
def isValid(row, col):
# check column
for i in range(row):
if board[i][col] == 1:
return False
# check diagonal
for i, j in zip(range(row-1, -1, -1), range(col-1, -1, -1)):
if board[i][j] == 1:
return False
for i, j in zip(range(row-1, -1, -1), range(col+1, n)):
if board[i][j] == 1:
return False
return True
def backtrack(row):
if row == n:
tmp = []
for i in range(n):
s = ""
for j in range(n):
if board[i][j] == 1:
s += "Q"
else:
s += "."
tmp.append(s)
res.append(tmp)
return
for col in range(n):
if isValid(row, col):
board[row][col] = 1
backtrack(row+1)
board[row][col] = 0
backtrack(0)
return res
```
以上代码中,isValid函数用于判断当前位置是否可以放置皇后,backtrack函数用于回溯处理,最后返回所有的正确解。该思路是一种非常经典的排列组合问题解决方法,值得学习掌握。
### 回答3:
题目要求在$n\times n$的方格棋盘上放置$n$个皇后,要求每个皇后不同行、不同列、不同左右对角线。这个问题可以通过递归和回溯的方法来解决,即先放置第一个皇后,然后逐行递归,对于每一行,依次判断每一列是否可以放置皇后,如果可以放置,就继续递归下一行,否则回溯到上一行,换一个位置重试,直到找到合适的位置或者回溯到第一行。
具体实现如下:
1.定义一个数组$pos$,$pos[i]$表示第$i$行的皇后在哪一列。初始值为$-1$,表示还没有放置。
2.定义一个函数$check(i,j)$,用来判断在第$i$行$j$列是否可以放置皇后。这个函数需要依次检查第$1$到第$i-1$行,看是否有皇后在同一列或者同一对角线。
3.定义一个递归函数$place(row)$,表示在第$row$行放置皇后。首先检查是否已经处理完最后一行,如果是,说明找到了一组解,输出结果;否则,依次尝试在当前行的每一列放置皇后,如果找到合适的位置,设置$pos[row]=j$(在第$row$行$j$列放置皇后),并递归下一行$place(row+1)$;如果不行,回溯到上一行,继续尝试。
4.调用$place(0)$开始递归,求解$n$皇后问题。
代码如下:
```
#include <iostream>
#include <cmath>
using namespace std;
const int MAXN = 100; // 最大棋盘大小
int n; // 棋盘大小
int pos[MAXN]; // pos[i]表示第i行的皇后所在列
// 检查在第i行j列是否可以放置皇后
bool check(int i, int j)
{
for (int k = 0; k < i; ++k) {
// 同一列有皇后
if (pos[k] == j) return false;
// 同一对角线有皇后
if (abs(k - i) == abs(pos[k] - j)) return false;
}
return true;
}
// 在第row行放皇后
void place(int row)
{
if (row == n) {
// 找到一种解
for (int i = 0; i < n; ++i) {
for (int j = 0; j < n; ++j) {
if (pos[i] == j) cout << "Q ";
else cout << ". ";
}
cout << endl;
}
cout << endl;
return;
}
for (int i = 0; i < n; ++i) {
if (check(row, i)) {
pos[row] = i; // 在第row行i列放置皇后
place(row + 1); // 递归下一行
pos[row] = -1; // 回溯
}
}
}
int main()
{
cin >> n;
// 初始化pos数组
for (int i = 0; i < MAXN; ++i) {
pos[i] = -1;
}
place(0);
return 0;
}
```
该程序的时间复杂度为$O(n^n)$,即需要尝试的方案数为$n^n$。因此,当$n$较大时,程序的运行时间会非常长,实际应用中需要考虑优化算法。
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