随机生成数独

本文介绍了如何使用回溯法随机生成数独题目,包括解题思路、难度判断和算法实现。首先,通过随机放置11个数并求解生成终盘,然后逐步随机挖掉数字并检查唯一解。数独的难度根据空格候选数的总数来评估。在算法设计中,采用了深度优先搜索的回溯法,并详细解释了算法步骤。在实际编码过程中,通过对dancing links算法的理解和优化,最终实现了数独生成器。

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一般数独生成的思路便是随机的一个方格生成一个数,依据数独给的限制条件逐渐填满其余剩下的80个方格,然后再随机依次扣除方格数字来生成数独题,根据剩余数字的多少来决定数独的难度。

1、求解子程序。这个子程序可用dancing links算法,不是逻辑解法。可以在非唯一解的情况下找到任意一个解。
    2、随机放入11个数,用0中的子程序求任意解生成终盘。(相关研究表明,放入11个数,有解的概率约99.7%,12个数有解概率降低不少,10个数虽然概率更高,但求解时间增长。故11个合适。(此为最初思路))
    3、生成终盘后,不断随机挖掉一个数。每次挖掉一个数,检查是否存在唯一解。方法:如果挖掉一个1,在该方格中依次填入2~9,调用0中的子程序求解。
    4、判断难度。比较简单的方法是,计算每一个空格有多少个候选数,总候选数越多,可能越难。不保证有逻辑解。

对于生成数独问题,我们选择的是回溯法,回溯法有“通用的解题法”之称。用它可以系统的搜索一个问题的所有解或任一解,是一个既带有系统性又带有跳跃性的搜索算法。利用回溯法,可以多次尝试数字,来达到生成数独题目的要求。

运用回溯法解题通常包含以下三个步骤:

1、针对所给问

要在 Java 中随机生成数独,可以按照以下步骤进行: 1. 创建一个 9x9 的二维数组,用于表示数独的初始状态。 2. 随机选择某些格子,并将其填上一个 1~9 的随机数。 3. 使用递归回溯算法,对已经填好的格子进行检查,生成符合数独规则的数独。 4. 将数独的初始状态中一些格子的数字清空,得到最终的随机数。 下面是一个简单的 Java 代码示例,可以生成一个随机数独: ```java import java.util.*; public class SudokuGenerator { private static final int SIZE = 9; private static final int EMPTY = 0; private int[][] board; public SudokuGenerator() { board = new int[SIZE][SIZE]; } public void generate() { // 随机填一些格子 Random random = new Random(); for (int i = 0; i < SIZE; i++) { for (int j = 0; j < SIZE; j++) { if (random.nextInt(4) == 0) { board[i][j] = random.nextInt(9) + 1; } } } // 生成符合规则的数独 generateSudoku(0, 0); // 清空一些格子,得到最终的随机数 int emptyCount = random.nextInt(21) + 30; for (int i = 0; i < emptyCount; i++) { int row = random.nextInt(SIZE); int col = random.nextInt(SIZE); if (board[row][col] != EMPTY) { board[row][col] = EMPTY; } } } private boolean generateSudoku(int row, int col) { if (col == SIZE) { col = 0; row++; if (row == SIZE) { return true; } } if (board[row][col] != EMPTY) { return generateSudoku(row, col + 1); } List<Integer> numbers = new ArrayList<>(); for (int i = 1; i <= SIZE; i++) { numbers.add(i); } Collections.shuffle(numbers); for (int number : numbers) { if (isValid(row, col, number)) { board[row][col] = number; if (generateSudoku(row, col + 1)) { return true; } board[row][col] = EMPTY; } } return false; } private boolean isValid(int row, int col, int number) { for (int i = 0; i < SIZE; i++) { if (board[row][i] == number || board[i][col] == number) { return false; } } int boxRow = row - row % 3; int boxCol = col - col % 3; for (int i = boxRow; i < boxRow + 3; i++) { for (int j = boxCol; j < boxCol + 3; j++) { if (board[i][j] == number) { return false; } } } return true; } public void print() { for (int i = 0; i < SIZE; i++) { for (int j = 0; j < SIZE; j++) { System.out.print(board[i][j] + " "); } System.out.println(); } } public static void main(String[] args) { SudokuGenerator generator = new SudokuGenerator(); generator.generate(); generator.print(); } } ``` 该代码使用了递归回溯算法,生成符合数独规则的数独。在生成过程中,会随机填一些格子,并将一些格子清空,得到最终的随机数
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