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八皇后问题(借助Pyhton生成器解决)

发布于2019-08-22 17:51     阅读(1123)     评论(0)     点赞(15)     收藏(5)


一、什么是八皇后 ?

八皇后问题,是一个古老而著名的问题,是回溯算法的典型案例。该问题是国际西洋棋棋手马克斯·贝瑟尔于1848年提出:在8×8格的国际象棋上摆放八个皇后,使其不能互相攻击,即任意两个皇后都不能处于同一行、同一列或同一斜线上,问有多少种摆法。
在这里插入图片描述

二、解决思路

八皇后问题是一个经典的数学问题,同时也是一个典型的回溯问题,《Python基础教程》简单的思路是:首先尝试在第1行放置第1个皇后,然后在第2行某个位置放置皇后,依次进行,当发现某行的所有位置都不能防止皇后时,回溯至上一行,试着将上一行皇后放置在其他位置,再考虑下一行皇后的位置。

排列时,是按顺序排列的,也就是一行一行排列,但是列的位置不确定

三、代码实现

序列很小而且是静态的,元祖是一个很好的选择
state 是一个元祖,每个元祖中元素都指示相应行的皇后的位置。
例如,如果 state[0] == 3,那么就表示在第一行的皇后是在第 4 列(从0开始计数)

  1. 冲突函数
    已知皇后的位置被传递给 conflict 函数(以状态元祖的形式)
    然后由函数判断下一个的皇后的位置会不会有新的冲突
# nextX 代表下一个皇后的水平位置(x坐标或列)
# nextY 代表垂直位置(y坐标或行)
def conflict(state,nextX):
# nextY 中存储的已经包含是皇后的行
    nextY = len(state)
    for i in range(nextY):
    # 如果下一个皇后和正在考虑的前一个皇后的水平距离为0(列相同)
    # 或者等于垂直距离(在一条对角线上)就返回 TRUE,否则就返回 FALSE
        if(abs(state[i] - nextX)in (0,nextY-i)):
            return True
    return False     
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其中的表达式 abs(state[i] - nextX) in (0 , nextY - i )
理解为:对于第 i 行皇后的位置 state[i],检查其与第nextY行皇后位置nextX是否是位于同列或对角。
同列时满足:state[i] = nextX,也即 state[i]–nextX = 0;

对角时,有2种情形需要考虑:
其一为第 nextY 行皇后位置出现于state[i]的右对角线,从水平方向上 nextX - state[i] 与 垂直方向 nextY – i 相等,即:nextX - state[i]= nextY – i
其二为第 nextY 行皇后位置出现于state[i]的左边对角线,从水平方向上state[i]- nextX 与 垂直方向nextY – i 相等,即state[i]- nextX= nextY – i

综上,对角线时满足,abs(state[i] - nextX) in (0 , nextY - i )

  1. 从基本情形开始考虑:当剩余最后一个皇后时,遍历它所有可能的位置,并返回没有冲突发生的位置。
def queens(num,state):
    if len(state) == num -1:  #num此处表示皇后总数
        for pos in range(num): #num此处表示遍历所有可能的位置
            if not conflict(state , pos):
            # 以迭代器的形式返回最后一个皇后的所有可能位置
                yield pos
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  1. 递归解决
    基本情形完成之后,需要考虑此时所剩余的皇后不是最后一个的情形,此时由于需要递归调用 queens 函数,则可为前面 queens 函数添加 else 部分,遍历所有可能位置的可能情形,也即将 num 中的所有可能位置加到当前元组中,直至遇到基本情形
    代码如下:
# state 初始化为空元祖
# num 为皇后的总数
def queens(num=8,state=()):
    for pos in range(num):
    # 如果没有发生冲突,进行下步判断
        if not conflict(state,pos):
        # 判断 第 pos 个皇后是否是最后一个皇后
            if len(state) == num -1:
                yield (pos,)
            else:
                for result in queens(num,state+(pos,)):
                    yield (pos,) + result      
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作者:3434erer

链接:https://www.pythonheidong.com/blog/article/53321/8bb2ad7ae6eeb5f700fb/

来源:python黑洞网

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