按照国际象棋的规则,皇后可以攻击与之处在同一行或同一列或同一斜线上的棋子。
n 皇后问题 研究的是如何将 n
个皇后放置在 n×n
的棋盘上,并且使皇后彼此之间不能相互攻击。
给你一个整数 n
,返回所有不同的 n 皇后问题 的解决方案。
每一种解法包含一个不同的 n 皇后问题 的棋子放置方案,该方案中 'Q'
和 '.'
分别代表了皇后和空位。
示例 1:
输入:n = 4 输出:[[".Q..","...Q","Q...","..Q."],["..Q.","Q...","...Q",".Q.."]] 解释:如上图所示,4 皇后问题存在两个不同的解法。
示例 2:
输入:n = 1 输出:[["Q"]]
思路:
和以前回溯的思路是一样的,但棋盘问题没有path了,得到一个解法就返回到res里。
注意Q能否放置的判断条件isPlay不能写成一个对应棋盘的二维数组,isPlay是判断当前格子的行列,对角线是否已被占用的,而不是根据每个格子的isPlay来决定能不能放Q。
如果你真的以每个格子的isPlay来决定能不能放Q,就会超时,因为每次遍历格子,isplay都要遍历完整个棋盘。
如果isPlay只遍历一次棋盘,就只能保证第一个Q不在其他Q攻击范围,并不能保证其他Q不相互攻击。
所以isPlay是用vector<vector<bool>>& isPlay来表示,第一个[]里放0,1,2,用于表示列,主对角线,副对角线,第二个[]里放列,主对角线,副对角线对应的值。
用列进行遍历,用行来递归。
代码如下:
class Solution { private: vector<vector<string>> res; // 存储所有解法 // 回溯函数,`row` 表示当前行的索引 void backtracking(int n, int row, vector<string>& chessboard, vector<vector<bool>>& isPlay) { // 当所有行都放置完皇后时,表示找到一个解 if (row == n) { res.push_back(chessboard); // 找到一个解,加入结果 return; } // 尝试在当前行的每一列放皇后 for (int col = 0; col < n; col++) { // 如果当前列已经被占用,或者该位置在主对角线或者副对角线上被占用,跳过 if (isPlay[0][col] || isPlay[1][row - col + n - 1] || isPlay[2][row + col]) { continue; } // 放置皇后 chessboard[row][col] = 'Q'; // 标记当前列和对角线已被占用 isPlay[0][col] = true; // 标记列占用 isPlay[1][row - col + n - 1] = true; // 标记主对角线占用 isPlay[2][row + col] = true; // 标记副对角线占用 // 递归到下一行 backtracking(n, row + 1, chessboard, isPlay); // 回溯,撤销放置的皇后和标记 chessboard[row][col] = '.'; isPlay[0][col] = false; isPlay[1][row - col + n - 1] = false; isPlay[2][row + col] = false; } } public: vector<vector<string>> solveNQueens(int n) { vector<string> chessboard(n, string(n, '.')); // 初始化一个 n x n 的棋盘 vector<vector<bool>> isPlay(3, vector<bool>(2 * n - 1, false)); // 三个标记数组:列、主对角线、副对角线 // 0 -> 列的占用情况 // 1 -> 主对角线的占用情况 // 2 -> 副对角线的占用情况 backtracking(n, 0, chessboard, isPlay); // 从第 0 行开始回溯 return res; // 返回所有解法 } };
编写一个程序,通过填充空格来解决数独问题。
数独的解法需 遵循如下规则:
- 数字
1-9
在每一行只能出现一次。 - 数字
1-9
在每一列只能出现一次。 - 数字
1-9
在每一个以粗实线分隔的3x3
宫内只能出现一次。(请参考示例图)
数独部分空格内已填入了数字,空白格用 '.'
表示。
示例 1:
输入:board = [["5","3",".",".","7",".",".",".","."],["6",".",".","1","9","5",".",".","."],[".","9","8",".",".",".",".","6","."],["8",".",".",".","6",".",".",".","3"],["4",".",".","8",".","3",".",".","1"],["7",".",".",".","2",".",".",".","6"],[".","6",".",".",".",".","2","8","."],[".",".",".","4","1","9",".",".","5"],[".",".",".",".","8",".",".","7","9"]] 输出:[["5","3","4","6","7","8","9","1","2"],["6","7","2","1","9","5","3","4","8"],["1","9","8","3","4","2","5","6","7"],["8","5","9","7","6","1","4","2","3"],["4","2","6","8","5","3","7","9","1"],["7","1","3","9","2","4","8","5","6"],["9","6","1","5","3","7","2","8","4"],["2","8","7","4","1","9","6","3","5"],["3","4","5","2","8","6","1","7","9"]]
这道题看似复杂,其实很简单,只要搞清楚怎么回溯就行了。
应为只有一个解,即完成棋盘,那么我们只有遇到“.”的时候把1~9都换进去尝试,判断条件就是行列和九宫格没有相同的数(写在另一个函数里),如果1~9都放不进去,说明解法错误,进行回溯,即把当前格子重新换成点。
在定义backtracking的时候,要用bool,不用void了,因为解数独找到一个符合的条件(就在树的叶子节点上)立刻就返回,相当于找从根节点到叶子节点一条唯一路径,所以需要使用bool返回值。
代码如下:
class Solution { private: bool backtracking(vector<vector<char>>& board) { for (int i = 0; i < board.size(); i++) { // 遍历行 for (int j = 0; j < board[0].size(); j++) { // 遍历列 if (board[i][j] == '.') { for (char k = '1'; k <= '9'; k++) { // (i, j) 这个位置放k是否合适 if (isValid(i, j, k, board)) { board[i][j] = k; // 放置k if (backtracking(board)) return true; // 如果找到合适一组立刻返回 board[i][j] = '.'; // 回溯,撤销k } } return false; // 9个数都试完了,都不行,那么就返回false } } } return true; // 遍历完没有返回false,说明找到了合适棋盘位置了 } bool isValid(int row, int col, char val, vector<vector<char>>& board) { for (int i = 0; i < 9; i++) { // 判断行里是否重复 if (board[row][i] == val) { return false; } } for (int j = 0; j < 9; j++) { // 判断列里是否重复 if (board[j][col] == val) { return false; } } int startRow = (row / 3) * 3; int startCol = (col / 3) * 3; for (int i = startRow; i < startRow + 3; i++) { // 判断9方格里是否重复 for (int j = startCol; j < startCol + 3; j++) { if (board[i][j] == val) { return false; } } } return true; } public: void solveSudoku(vector<vector<char>>& board) { backtracking(board); } };
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