蓝桥杯 九宫幻方

蓝桥杯 九宫幻方 C++

思路

1.将所有满足条件的3阶幻方列举出来
使用全排列函数next_permutation来实现,函数使用链接
https://blog.youkuaiyun.com/Dear_Jia/article/details/79593973

2.遍历所有3阶幻方矩阵,统计与输入矩阵可以匹配的个数

3.代码

#include <iostream>
#include <cstring>
#include <cstdlib>
#include <cmath>
#include <algorithm>
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main() {
	int n=3;
	int a[n+1][n+1];
	for(int i=1; i<=3; i++)
		for(int j=1; j<=3; j++)
			cin>>a[i][j];
	int num[10]= {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
	int squre[20][10];//第二维用于保存幻方矩阵 
	int count=0;//三阶幻方个数
	//将所有的幻方矩阵列举并保存 
	do {
		if(num[1]+num[2]+num[3]==15&&num[4]+num[5]+num[6]==15&&num[7]+num[8]+num[9]==15)
			if(num[1]+num[4]+num[7]==15&&num[2]+num[5]+num[8]==15&&num[3]+num[6]+num[9]==15)
				if(num[1]+num[5]+num[9]==15&&num[3]+num[5]+num[7]==15) {
					for(int i=1; i<=9; i++)
						squre[count][i]=num[i];
					count++;
				}
	} while(next_permutation(num+1,num+10));//全排列函数 
	int sum=0,flag;
	for(int i=0; i<count; i++) {
		int  temp=0;
		for(int j=1; j<=3; j++) {
			for(int k=1; k<=3; k++) {
				int t=3*(j-1)+k;
				if((a[j][k]==squre[i][t])||a[j][k]==0)
					temp++;
			}
		}
		if(temp==9) {//输入的矩阵如果和某一个幻方矩阵一样,sum加一 
			sum++;
			flag=i;//保存幻方矩阵的序号,用于输出 
		}

	}
	if(sum==1) {//如果只有一个就输出 
		for(int i=1; i<=9; i++) {
			cout<<squre[flag][i]<<" ";
			if(i%3==0)
				cout<<endl;
		}
	}
	if(sum>1)
		cout<<"Too Many"<<endl;
	return 0;
}

### 蓝桥杯九宫幻方 C++ 实现 以下是基于DFS(深度优先搜索)以及全排列的方法实现的九宫幻方解决方案。此方案通过枚举所有可能的情况,验证每种情况是否满足题目条件。 #### 方法一:使用 `next_permutation` 枚举所有排列 这种方法的核心在于利用标准库中的 `std::next_permutation` 函数生成数组的所有排列组合,并逐一判断这些排列是否构成合法的九宫幻方[^1]。 ```cpp #include <iostream> #include <algorithm> using namespace std; bool isMagicSquare(int arr[]) { // 判断每一行、列、对角线之和是否等于15 if (arr[0] + arr[1] + arr[2] != 15) return false; if (arr[3] + arr[4] + arr[5] != 15) return false; if (arr[6] + arr[7] + arr[8] != 15) return false; if (arr[0] + arr[3] + arr[6] != 15) return false; if (arr[1] + arr[4] + arr[7] != 15) return false; if (arr[2] + arr[5] + arr[8] != 15) return false; if (arr[0] + arr[4] + arr[8] != 15) return false; if (arr[2] + arr[4] + arr[6] != 15) return false; return true; } void solve() { int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}; sort(arr, arr + 9); // 排序以便于 next_permutation 使用 do { if (isMagicSquare(arr)) { for (int i = 0; i < 9; ++i) { cout << arr[i] << " "; if ((i + 1) % 3 == 0) cout << endl; } break; // 找到第一个解即可停止 } } while (next_permutation(arr, arr + 9)); } int main() { solve(); return 0; } ``` --- #### 方法二:基于 DFS 的回溯算法 该方法采用递归的方式逐步填充矩阵,并在每次填入新数字时检查当前状态是否仍然有可能成为合法的九宫幻方。如果发现某一步无法继续,则立即返回上一层重新尝试其他可能性。 ```cpp #include <iostream> #include <vector> using namespace std; const int N = 3; int grid[N][N]; bool used[10]; // 记录哪些数字已经被使用过 // 检查当前位置是否可以放置 num bool isValid(int row, int col, int num) { if (used[num]) return false; // 数字已被占用 // 如果不是最后一行不需要计算行列总和 if (row < N - 1 && col < N - 1) return true; // 行约束 int sumRow = 0; for (int c = 0; c < N; ++c) { sumRow += grid[row][c]; } if (sumRow > 15 || (col == N - 1 && sumRow != 15)) return false; // 列约束 int sumCol = 0; for (int r = 0; r < N; ++r) { sumCol += grid[r][col]; } if (sumCol > 15 || (row == N - 1 && sumCol != 15)) return false; // 对角线约束 if (row == col) { // 主对角线 int diagSum = 0; for (int d = 0; d < N; ++d) { diagSum += grid[d][d]; } if (diagSum > 15 || (row == N - 1 && diagSum != 15)) return false; } if (row + col == N - 1) { // 副对角线 int antiDiagSum = 0; for (int d = 0; d < N; ++d) { antiDiagSum += grid[d][N - 1 - d]; } if (antiDiagSum > 15 || (row == N - 1 && antiDiagSum != 15)) return false; } return true; } // 回溯函数 bool dfs(int pos) { if (pos >= N * N) return true; // 完成填充 int row = pos / N; int col = pos % N; for (int num = 1; num <= 9; ++num) { if (!isValid(row, col, num)) continue; grid[row][col] = num; used[num] = true; if (dfs(pos + 1)) return true; // 回溯操作 grid[row][col] = 0; used[num] = false; } return false; } void solve() { memset(grid, 0, sizeof(grid)); memset(used, false, sizeof(used)); bool success = dfs(0); if (success) { for (int i = 0; i < N; ++i) { for (int j = 0; j < N; ++j) { cout << grid[i][j] << " "; } cout << endl; } } else { cout << "No solution found!" << endl; } } int main() { solve(); return 0; } ``` 上述两种方法均能有效解决问题,具体选择取决于个人偏好或实际需求。第一种方式更简洁明了,而第二种则更加灵活可控。 --- ### 关键点总结 - **核心性质**:九宫幻方的关键特性包括中心位置固定为5,各方向数值相加之和恒定为15[^2]。 - **优化策略**:由于九宫幻方具有高度对称性和特定规律,因此可通过提前剪枝减少不必要的计算量。
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