n皇后问题(回溯法)

本文介绍了如何运用回溯法解决经典的n皇后问题。在N*N的棋盘上放置N个皇后,确保没有两个皇后在同一行、同一列或同一斜线上。详细阐述了回溯法的算法思想,包括步骤和代码实现。

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1.问题描述:

在N*N的格子上,放置N个皇后,任意两个皇后都不能处于同一行、同一列或同一斜线上,问有多少种摆法:

2.算法思想:

------用回溯法解决该问题:

### N皇后问题回溯法编程示例 #### 一、N皇后问题概述 N皇后问题是经典的组合数学难题之一,目标是在 n×n 的国际象棋棋盘上放置 n 个皇后,使它们互不攻击。即任何两个皇后都不能处于同一行、同一列或同一条对角线之上。 #### 二、解决方案——回溯算法原理 回溯是一种通过尝试所有可能情况来解决问题的方法,在遇到冲突时会撤销前一步操作并继续探索其他可能性。对于N皇后问题来说,就是逐行摆放皇后,并检测当前位置是否合法;如果不合法则返回至上一层重新选择位置直到找到可行解为止[^1]。 #### 三、Python实现代码 下面给出基于上述思路编写的 Python 版本程序: ```python def solve_n_queens(n): result = [] def could_place(row, col): return not (cols[col] + hill_diagonals[row - col] + dale_diagonals[row + col]) def place_queen(row, col): queens.add((row, col)) cols[col], hill_diagonals[row - col], dale_diagonals[row + col] = True, True, True def remove_queen(row, col): queens.remove((row, col)) cols[col], hill_diagonals[row - col], dale_diagonals[row + col] = False, False, False def add_solution(): solution = [] for _, col in sorted(queens): solution.append('.' * col + 'Q' + '.' * (n - col - 1)) result.append(solution) def backtrack(row=0): for col in range(n): if could_place(row, col): place_queen(row, col) if row + 1 == n: add_solution() else: backtrack(row + 1) remove_queen(row, col) cols = [False] * n hill_diagonals = [False] * (2 * n - 1) dale_diagonals = [False] * (2 * n - 1) queens = set() emptyboard = [['.'] * n for _ in range(n)] backtrack() return result if __name__ == '__main__': solutions = solve_n_queens(8) for i, sol in enumerate(solutions[:5]): print(f'Solution {i+1}:') for line in sol: print(line) ``` 此段代码实现了完整的求解过程,其中`could_place()`函数用于判断某处能否放置皇后;而`place_queen()`, `remove_queen()`分别负责标记已占用的位置以及清除这些标志位以便后续试探其它路径;最后由`add_solution()`收集到当前有效的布局方案[^3]。
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