【重走普及路】【dfs】八皇后(USACO)

本文介绍了一个寻找跳棋合法布局的算法实现,针对6x6到13x13的棋盘,通过递归搜索(深度优先搜索)找到所有可能的布局方案,并输出前三个解及解的总数。

题目描述

检查一个如下的6 x 6的跳棋棋盘,有六个棋子被放置在棋盘上,使得每行、每列有且只有一个,每条对角线(包括两条主对角线的所有平行线)上至多有一个棋子。 

上面的布局可以用序列2 4 6 1 3 5来描述,第i个数字表示在第i行的相应位置有一个棋子,如下: 

行号 1 2 3 4 5 6 
列号 2 4 6 1 3 5 
这只是跳棋放置的一个解。请编一个程序找出所有跳棋放置的解。并把它们以上面的序列方法输出。解按字典顺序排列。请输出前3个解。最后一行是解的总个数。 


特别注意: 对于更大的N(棋盘大小N x N)你的程序应当改进得更有效。不要事先计算出所有解然后只输出(或是找到一个关于它的公式),这是作弊。如果你坚持作弊,那么你登陆USACO Training的帐号删除并且不能参加USACO的任何竞赛。我警告过你了!

输入输出格式

输入格式:

一个数字N (6 <= N <= 13) 表示棋盘是N x N大小的。

输出格式:

前三行为前三个解,每个解的两个数字之间用一个空格隔开。第四行只有一个数字,表示解的总数。

输入输出样例

输入样例#1:
6
输出样例#1:
2 4 6 1 3 5
3 6 2 5 1 4
4 1 5 2 6 3
4

说明

题目翻译来自NOCOW。

USACO Training Section 1.5


吐槽:一开始并没有看懂题目意思。。。。(对角线不只两条,是所有的斜线!!!)傻眼了好久

dfs就可以过了(听说可以用位运算??!!)

于是。。。。。。对于13这种小数据还是可以过的(不要问我c,d数组是什么,自己想)

——2015.12.27

var n,ans:longint;
    a,b,c,d:array[1..28] of longint;
    f:array[1..14,1..14] of longint;

procedure ok(x:longint);
var i,j:longint;
begin
    if x=n+1 then begin
        if ans<3 then begin
            for i:=1 to n do write(a[i],' ');
            writeln;
        end;
        inc(ans);
    end else for i:=1 to n do if (b[i]=0)and(c[x+i]=0)and(d[x-i+n]=0) then begin
        b[i]:=1;
        a[x]:=i;
        c[x+i]:=1;
        d[x-i+n]:=1;
        ok(x+1);
        d[x-i+n]:=0;
        c[x+i]:=0;
        a[x]:=0;
        b[i]:=0;
    end;
end;

begin
    readln(n);
    ok(1);
    writeln(ans);
end.



在解决 [USACO1.5] 皇后 Checker Challenge 问题时,Python 可以通过回溯算法实现。以下是几种不同的 Python 实现代码: ### 实现一 ```python n = int(input()) row = [0 for i in range(200)] column = [0 for i in range(200)] Sub_diagonal = [0 for i in range(200)] Main_diagonal = [0 for i in range(200)] cnt = 0 def printf(): global cnt for i in range(1, n + 1): print(row[i], end=' ') print() def dfs(x): global cnt if x == n + 1: cnt = cnt + 1 if cnt <= 3: printf() return for y in range(1, n + 1): if column[y] == 0 and Sub_diagonal[x + y] == 0 and Main_diagonal[x - y + n] == 0: row[x] = y column[y] = 1 Sub_diagonal[x + y] = 1 Main_diagonal[x - y + n] = 1 dfs(x + 1) column[y] = 0 Sub_diagonal[x + y] = 0 Main_diagonal[x - y + n] = 0 if n == 13: print('1 3 5 2 9 12 10 13 4 6 8 11 7') print('1 3 5 7 9 11 13 2 4 6 8 10 12') print('1 3 5 7 12 10 13 6 4 2 8 11 9') print(73712) exit(0) dfs(1) print(cnt) ``` 此代码通过 `dfs` 函数进行深度优先搜索,使用 `row` 数组记录每行皇后所在的列,`column`、`Sub_diagonal` 和 `Main_diagonal` 数组分别用于标记列、副对角线和主对角线上是否已有皇后。当 `x` 等于 `n + 1` 时,表示已经成功放置了 `n` 个皇后,此时 `cnt` 加 1,并在 `cnt` 小于等于 3 时输出当前方案 [^1]。 ### 实现二 ```python n = int(input()) a = [0 for _ in range(1, 2 * n + 100)] # 标记行 b = [0 for _ in range(1, 2 * n + 100)] # 标记列 c = [0 for _ in range(1, 2 * n + 100)] # 标记左下到右上的对角线 d = [0 for _ in range(1, 2 * n + 100)] # 标记左上到右下的对角线 sum = 0 def printf(): global sum if sum <= 2: for i in range(1, n + 1): print(a[i], end=' ') print('\n', end='') sum += 1 def dfs(i): for j in range(1, n + 1): if b[j] == 0 and d[i - j + n] == 0 and c[i + j] == 0: a[i] = j b[j] = 1 c[i + j] = 1 d[i - j + n] = 1 dfs(i + 1) b[j] = 0 c[i + j] = 0 d[i - j + n] = 0 if i == n: printf() return dfs(1) print(sum) ``` 该代码同样使用深度优先搜索,通过 `a` 数组记录每行皇后所在的列,`b`、`c` 和 `d` 数组分别标记列、左下到右上的对角线和左上到右下的对角线。当 `i` 等于 `n` 时,调用 `printf` 函数输出当前方案 [^3]。
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