回溯法-求n皇后问题

本文介绍了一个使用回溯法解决N皇后问题的C语言程序实现。通过递归地放置皇后并检查每一步是否冲突来寻找解决方案。该程序允许用户输入棋盘大小并输出所有可能的摆放方案。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

 

### N皇后问题回溯法算法实现与原理 #### 1. 回溯法的核心思想 回溯法是一种系统化的试探法,它通过逐步构建候选解并不断评估其可行性来解决问题。对于N皇后问题而言,目标是将N个皇后放置在一个N×N的棋盘上,使得它们互不攻击。这意味着任意两个皇后不能位于同一行、同一列或同一条对角线上。 为了满足这些约束条件,回溯法采用了一种深度优先搜索的方式,逐行尝试放置皇后,并利用剪枝技术排除不可能的情况。具体来说,当某个位置被选作皇后的放置点时,程序会检查这个位置是否违反了上述规则。如果发现冲突,则立即停止对该路径的进一步探索;如果没有冲突,则继续向下一层递归处理剩余未安排的位置[^1]。 #### 2. 算法的具体步骤 以下是基于C++语言的一种典型实现方式: ```cpp #include <iostream> using namespace std; class Queen { public: bool Place(int k); void BackTrack(int t); void Output(); int n; int* x; long sum; }; bool Queen::Place(int k) { for (int j = 1; j < k; j++) { if ((abs(k - j) == abs(x[j] - x[k])) || (x[k] == x[j])) return false; } return true; } void Queen::BackTrack(int t) { if (t > n) { Output(); sum++; } else { for (int i = 1; i <= n; i++) { x[t] = i; if (Place(t)) BackTrack(t + 1); } } } void Queen::Output() { for (int i = 1; i <= n; i++) cout << " (" << i << "," << x[i] << ")"; cout << endl; } ``` 在此代码片段中定义了一个名为`Queen`的类用于封装整个解过程中的状态变量以及主要操作函数。其中包含了三个重要成员函数: - `Place`: 负责检测当前位置是否合法; - `BackTrack`: 实现核心递归逻辑; - `Output`: 打印当前找到的一组有效布局方案[^4]。 #### 3. 时间复杂度分析 由于每次都需要考虑新的可能位置,并且要验证之前已放下的所有皇后之间的关系,因此理论上最坏情况下的时间开销接近O(N!)级别。然而实际运行过程中往往能够借助有效的剪枝手段大幅减少不必要的计算量,从而提高整体性能表现[^5]。 #### 4. 结果输出形式说明 最终结果通常以二维数组的形式呈现出来,每一个元素要么标记为'Q'(表示此处存在一个皇后),要么为空白字符'.',以此直观反映出各个皇后在整个棋盘上的确切分布状况[^2]。 ---
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