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【算法、递归回溯解决数独】
阅读量:5285 次
发布时间:2019-06-14

本文共 4253 字,大约阅读时间需要 14 分钟。

参考博客:

  推荐看原博客,内容解释的比我的这个清楚,这里就是记录自己的一个学习过程

  https://blog.csdn.net/tianyaleixiaowu/article/details/50912924

 

用一个二维数组来存储这个矩阵,然后定义一个方法来计算。方法里有两个属性——行号和列号。

    我们的原理就是从第0行0列开始,依次往里面填入1-9之间的数字,然后判断填入的这个数字是否能放进去(该行该列和它所在的小九宫格是否有重复数字)。如果能放进去,那么就继续用1-9去试该行的下一列。一直到该行的最后一列,然后换行继续重复上面的步骤(也就是执行backTrace方法)。一直执行到最后一个空格,也就是i=8,j=8的时候,且最后这个空格所放的值也完全符合规则,那么此时就算完成,不用再继续调用backTrace方法了,输出正确解即可。

给第一个空格填1-9中任何一个,开始判断,如果OK,然后进入下一层,如果不OK,就断掉了。下一层还是从1-9开始试,然后OK,不OK……当最终目标达到时,空格已填满又满足条件,那么中断该分支,输出结果。

 

可以看到,判断成功的标志是行号为8,且列号为9时,认为找到了正确解。为什么是9呢,因为在check(i,j,k)那一步,通过了的话,将值K赋给最后一个空格,此时并没有中断程序,而且进入了下一层循环backTrace(i,j + 1),所以i为8j为9时才是终解。程序到这里,运行一下看看,发现并没有任何输出值,并没有找到正确解,why?

    下面要讲的就是该程序最关键的地方,也是比较难以理解的地方,就是对根节点的初始化。回溯算法讲究的是一条道走到黑,不撞南墙不回头,并且把所有的道都走完。

    我们把问题简单化,譬如一共只有两个空格,只能放0和1,正确答案是00和11.我们给第一个空格放了0,此时我们不知道是否放了0之后,后面是否能完全正确的走完全程。就像走迷宫一样,你选择了第一个岔道,此时有可能第一个岔道就是错的,后面无论怎么走都对了不了,也有可能有多条道可以走。那么我们的做法是先第一步放0,发现没问题(符合只能放0和1的规则),然后走第二步,第二步如果走对了,那就直接走出去了,获得了一次正确的解(00)。如果第二步是个死胡同(01),那就要回头了,就是要回到原点,把第一步初始化一下,然后第一步走1,然后再继续后面的步骤。所以无论怎么样,你都需要在第二步走完之后,把第一步走的值给清掉,回归到原点。这样才能找到所有的正确路线。

    问题放大一下,有N步(N未知),第一步有1-9共9种情况,第一步放了1,后面还有未知的步,那无论后面成功与否,你肯定都要去试第一步放2-9之间的数字。

 

 

package shudu;public class Sudoku {    private int[][] matrix;     public Sudoku(int[][] matrix) {        this.matrix = matrix;    }     public static void main(String[] args) {        // 号称世界上最难数独        int[][] sudoku = {                {
8, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}, {
0, 0, 3, 6, 0, 0, 0, 0, 0}, {
0, 7, 0, 0, 9, 0, 2, 0, 0}, {
0, 5, 0, 0, 0, 7, 0, 0, 0}, {
0, 0, 0, 0, 4, 5, 7, 0, 0}, {
0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 3, 0}, {
0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 6, 8}, {
0, 0, 8, 5, 0, 0, 0, 1, 0}, {
0, 9, 0, 0, 0, 0, 4, 0, 0}}; /* int[][] sudoku = { {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}, {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}, {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}, {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}, {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}, {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}, {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}, {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}, {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}}; */ Sudoku s = new Sudoku(sudoku); s.backTrace(0, 0); } /** * 数独算法 * * @param i 行号 * @param j 列号 */ private void backTrace(int i, int j) { if (i == 8 && j == 9) { //已经成功了,打印数组即可 System.out.println("获取正确解"); printArray(); return; } //已经到了列末尾了,还没到行尾,就换行 if (j == 9) { i++; j = 0; } //如果i行j列是空格,那么才进入给空格填值的逻辑 if (matrix[i][j] == 0) { for (int k = 1; k <= 9; k++) { //判断给i行j列放1-9中的任意一个数是否能满足规则 if (check(i, j, k)) { //将该值赋给该空格,然后进入下一个空格 matrix[i][j] = k; backTrace(i, j+1); //这句话 是整个算法的精髓 为什么要加上这个句话? matrix[i][j] = 0; } } } else { //如果该位置已经有值了,就进入下一个空格进行计算 backTrace(i, j+1); } } /** * 判断给某行某列赋值是否符合规则 * * @param row 被赋值的行号 * @param line 被赋值的列号 * @param number 赋的值 * @return */ private boolean check(int row, int line, int number) { //判断该行该列是否有重复数字 for (int i = 0; i < 9; i++) { if (matrix[row][i] == number || matrix[i][line] == number) { return false; } } //判断小九宫格是否有重复 int tempRow = row / 3; int tempLine = line / 3; for (int i = 0; i < 3; i++) { for (int j = 0; j < 3; j++) { if (matrix[tempRow * 3 + i][tempLine * 3 + j] == number) { return false; } } } return true; } /** * 打印矩阵 */ public void printArray() { for (int i = 0; i < 9; i++) { for (int j = 0; j < 9; j++) { System.out.print(matrix[i][j] + " "); } System.out.println(); } System.out.println(); }}

 

转载于:https://www.cnblogs.com/kangxinxin/p/9975680.html

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