趣味集算:八皇后问题

有关国际象棋的问题不少,八皇后问题就是其中至关著名的一个。在 8×8 的国际象棋棋盘中,放入 8 个皇后,使它们不互相攻击,共有多少种方法呢?函数

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国际象棋中皇后的威力巨大,攻击范围是同一行、同一列以及同一斜行,所以,符合条件的 8 个皇后必须都不在同一行、同一列或者同一斜行上。spa

因为每一行中只能放入一个皇后,因此可使用一个长度为 8 的序列,依次设入每行中皇后所在的列数,以此来表示皇后的放置状态。当某一行尚未置入皇后时,即该行没有一列上有皇后,记为 0;而每次置入新的皇后时,若是列数不是序列中已有的,就说明没有皇后在同一列中。这样,不一样行、不一样列就能很容易的断定了。3d

那么,在置入新的皇后时,就只须要保证它与已有的皇后都不在同一斜行上了。若是一个皇后在 m 行 k 列,那么在 m+n 行,最多只有两个位置和它在同一斜行上,并且这两个位置距离它的横向距离等于纵向距离,也就是说最多blog

只有 (m+n,k+n) 和 (m+n,k-n) 这两个位置与这个皇后在同一斜行上。递归

这样,只要把每一个皇后在每一行的全部状况都检查一遍,就能够知道共有多少种状况知足要求了。图片


通过上面的抽象分析,咱们只须要在集算器中,经过循环计算来完成这些判断就好了。具体代码以下:
图片描述it

第 1 行,A1 就是记录皇后放置状态的序列;B1 定义了一个变量 i,用来在计算时记录当前放置皇后的行。class

第 2 行代码,每循环一次,就把当前行的皇后下移 1 列,用这样的方法遍历行中每一个位置。变量

第 3 行代码,若是棋子移到了第 9 列,说明当前行的棋子已经完成了全部位置的循环,此时,应该把当前行的记录复原为 0,并将 i 减 1,能够返回去继续上一行的遍历;特别的,当第 1 行也所有循环后,说明完成了遍历,此时 i 被设为 0,中止循环。循环

第 4 行代码,在移动第 1 行皇后时,能够不用判断,直接开始放置第 2 个皇后。

第 6 行代码,判断已放好的皇后中,是否存在同一列的;

第 7 行代码,判断已放好的皇后中,是否存在同一斜行的。若是既没有同一列的,也没有同一斜行的,就能够继续放置下一行的皇后了。

若是此时 8 个皇后都放置成功,则在第 9 行代码中记录下当前每一个皇后的位置。

通过计算,A10 中结果以下:
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能够在 C1 中查看具体结果:
8q4png


固然,还能够用经典的递归方式解决这个问题,集算器中递归调用子函数的方法的代码以下:

图片描述
在 A2 定义的子程序中,在一个新行中尝试放置皇后,在 B2 中循环每个可能的列。

A5 中的子程序用来判断新的一行是否可使用指定的列,其中在 C5 中查看是否本列已存在皇后,第 6 行查看是否已有皇后在同一斜行,在这样的状况下说明不能放置。若是某一列能够放置,则判断是否 8 个皇后都放置成功,若是已所有设置成功则记录在 C1 中。若是未放置满,则递归调用 A2 中的子程序,继续在下一行放置。这种方法的代码更易理解,计算结果与前面的方法是相同的。

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