算法-洛谷-P1784 数独

该博客介绍了一种利用深度优先搜索(DFS)和回溯策略来解决数独问题的方法。代码示例展示了如何从输入的不完整数独盘面开始,递归填充数字并检查是否符合数独规则,直到找到唯一解。此算法适用于解决所有合格的数独题目。

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

题目描述
数独是根据 9×9 盘面上的已知数字,推理出所有剩余空格的数字,并满足每一行、每一列、每一个粗线宫内的数字均含1−9,不重复。每一道合格的数独谜题都有且仅有唯一答案,推理方法也以此为基础,任何无解或多解的题目都是不合格的。输入一个未填的数独,要求输出填好的数独。

题目来源于洛谷网,网址https://www.luogu.com.cn/problem/P1784。

此题可以看作是深度优先搜索题目,同时用到回溯的思想,大体思路是从第一个空格开始,不断递归搜索,一直搜索到最后一个空格即可。

代码如下:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int board[9][9];
int flag;

void input();
void dfs(int k);
int isempty(int k);
int canplace(int k, int num);
void place(int k, int num);
void output();

int main()
{
	input();
	dfs(1);
	
}

void input()
{
	for (int i = 0; i < 9; i++)
	{
		for (int j = 0; j < 9; j++)
		{
			scanf("%d", &board[i][j]);
		}
	}
}

void dfs(int k)
{
	if (flag)
	{
		return;
	}
	if (k == 82)
	{
		flag = 1;
		output();
		return;
	}
	if (!isempty(k))
	{
		dfs(k + 1);
		return;
	}
	for (int i = 1; i <= 9; i++)
	{
		if (canplace(k, i))
		{
			place(k, i);
			dfs(k + 1);
			place(k, 0);//回溯,这一步非常重要
		}
	}
	
}

int canplace(int k, int num)
{
	int row = (k - 1) / 9;
	int col = (k - 1) % 9;
	//判断所在行和列是否有相同元素
	for (int i = 0; i < 9; i++)
	{
		if (i != row && board[i][col] == num || i != col && board[row][i] == num)
		{
			return 0;
		}
	}
	//判断所在九宫格是否有相同元素
	for (int i = row / 3 * 3; i < row / 3 * 3 + 3; i++)
	{
		for (int j = col / 3 * 3; j < col / 3 * 3 + 3; j++)
		{
			if ((i != row || j != col) && board[i][j] == num)
			{
				return 0;
			}
		}
	}
	return 1;
}

void place(int k, int num)
{
	int row = (k - 1) / 9;
	int col = (k - 1) % 9;
	board[row][col] = num;
}

void output()
{
	for (int i = 0; i < 9; i++)
	{
		for (int j = 0; j < 9; j++)
		{
			printf("%d ", board[i][j]);
		}
		printf("\n");
	}
}

int isempty(int k)
{
	int row = (k - 1) / 9;
	int col = (k - 1) % 9;
	if (board[row][col] == 0)
	{
		return 1;
	}
	else
	{
		return 0;
	}
}

需要注意深搜后要进行回溯。

以上就是我的实现。

<think>嗯,用户想了解数独求解算法递归和回溯的实现方式。首先,我需要回忆一下递归和回溯的基本概念。递归就是函自己调用自己,而回溯则是一种通过试错来寻找解决方案的方法,当发现当前路径无法得到解时,就回退一步,尝试其他可能。 接下来,数独的规则是每行、每列和每个3x3的小宫格内必须填入1-9且不重复。所以,算法需要填充空格,同时满足这三个条件。那递归和回溯如何应用在这里呢?应该是逐个填充空格,尝试填入可能的字,如果后续发现冲突,就回溯到上一个位置重新选择字。 根据之前的引用资料,比如引用[4]提到回溯是一种优化后的暴力求解,通过剪枝加速。所以,在数独中,递归可能从第一个空格开始,尝试填入1-9中的一个字,检查是否合法,如果合法就递归处理下一个空格。如果下一个空格无法填入任何字,说明当前路径错误,回溯到上一个位置,尝试下一个可能的字。 具体步骤可能是这样的:遍历数独的每个单元格,找到空格,尝试填入可能的字,验证行、列、宫格是否冲突。如果没有冲突,递归处理下一个空格。如果所有字都尝试过都不行,就回溯,恢复当前空格为未填状态,回到上一个位置继续尝试。 需要处理的关键点包括如何高效地找到空格,如何验证填入字的合法性,以及递归终止条件。终止条件应该是所有空格都填满,这时就可以输出解了。 另外,引用[2]提到递归回溯对数独很有效,可能因为数独的结构适合这种逐步试探的方法。而引用[3]的C语言实现也是用递归,说明这种方法的通用性。 可能需要注意的优化点,比如优先填充可能性少的空格,减少递归,但用户的问题是基本实现,所以可能不需要深入优化部分,先讲清楚基础实现。 所以,整个流程应该是:找到空格→尝试字→验证→递归→回溯。代码结构大致是递归,参是当前数独状态,每次调用处理下一个空格,直到填满或无法继续时回溯。 然后,代码示例部分需要展示这个逻辑,比如用Python的话,可能有一个solve_sudoku函,里面循环1-9,检查valid,然后递归调用,如果返回True则继续,否则重置单元格。 还需要考虑如何表示数独,可能用二维组。验证函需要检查行、列和宫格。宫格的检查可以通过确定起始行和列来计算。 总结起来,回答的结构应该是先讲算法思想,再分步骤解释,然后给出代码示例,最后相关问题。需要确保使用正确的中文术语,LaTeX公式正确,如行内用$...$,立公式用$$...$$,但数独算法可能涉及较多代码和逻辑,学公式可能较少,但如果有提到学概念,比如组合可能,需要正确使用。</think>### 数独求解算法中的递归与回溯实现方式 #### 一、算法思想 数独求解的递归回溯算法通过**逐步填充空格**并验证合法性,遇到矛盾时回退(回溯)到上一步重新选择字,直到所有空格被正确填充[^4]。核心步骤包括: 1. **寻找空格**:遍历数独网格,找到第一个未填充的单元格。 2. **尝试填入字**:在空格中尝试填入$1$至$9$,满足**行、列、3×3宫格**无重复。 3. **递归与回溯**:若当前字合法,递归处理下一个空格;若后续步骤无解,则回溯到当前空格并尝试其他字。 #### 二、实现步骤 1. **合法性检查** 验证字是否满足数独规则: - **行检查**:当前行是否已存在该字。 - **列检查**:当前列是否已存在该字。 - **宫格检查**:所在3×3宫格是否已存在该字。 ```python def is_valid(board, row, col, num): # 检查行 if num in board[row]: return False # 检查列 for i in range(9): if board[i][col] == num: return False # 检查3×3宫格 start_row, start_col = 3 * (row // 3), 3 * (col // 3) for i in range(3): for j in range(3): if board[start_row + i][start_col + j] == num: return False return True ``` 2. **递归回溯函** 递归填充空格,若遇到矛盾则回溯: ```python def solve_sudoku(board): for i in range(9): for j in range(9): if board[i][j] == 0: # 找到空格 for num in range(1, 10): if is_valid(board, i, j, num): board[i][j] = num if solve_sudoku(board): # 递归处理下一个空格 return True board[i][j] = 0 # 回溯 return False # 所有字均不合法,触发回溯 return True # 所有空格已填满 ``` 3. **终止条件** 当遍历完所有单元格且无空格时,返回成功(数独已解)。 #### 三、复杂度与优化 - **时间复杂度**:最坏情况下为$O(9^{n})$($n$为空格量),但实际通过剪枝(合法性检查)大幅减少尝试次[^2]。 - **优化策略**:优先填充**候选最少**的空格(启发式搜索),减少递归深度[^4]。
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值