实现回溯N-Queens算法

Question

我在C中实现了一个算法来解决N-Queens问题。 我的代码解决了n = 4的问题，但不适用于n的任何其他值。 我认为问题可能出在打印代码中，但我不确定。 我已经尝试改变for循环中的条件，但没有发现任何有效的东西。 我还需要在求解时找到从解决方案树中删除的节点数。 我如何解决这个问题并找到修剪后的节点数？

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

int count = 0;

void queens(int n, int row, int col[]);
int promising(int row, int col[]);
void usage(char *argv);

int main(int argc, char *argv[])
{    
    if (argc < 2) { usage(argv[0]); }
    int n = atoi(argv[1]);
    int col[n];
    queens(n, 0, col);
}

void queens(int n, int row, int *col)
{
    int index;

    if (promising(row, col))
    {
        if (row == n)
        {
            printf("\nSolution %d\n------------\n", ++count);
            for (int i = 1; i <= n; i++, putchar('\n')) // This works for n = 4.            
            {
                for (int j = 0; j <= n - 1; j++) // This works for n = 4.
                {                    
                    if (j == col[i]) { putchar('Q'); }
                    else { putchar('*'); }
                }
            }
            return;
        }
        else
        {
            for (index = 0; index < n; index++)
            {
                col[row + 1] = index;
                queens(n, row + 1, col);
            }
        }
    }
}

int promising(int row, int *col)
{
    int index;
    int is_promising;

    index = 0;
    is_promising = 1;
    while (index < row && is_promising)
    {
        if (col[row] == col[index] || abs(col[row] - col[index]) == row - index)
        {
            is_promising = 0;
        }
        index++;
    }
    return is_promising;
}

void usage(char *argv)
{
    printf("usage: %s <number of queens>", argv);
    exit(0);
}

Answer 1

您的代码中存在多个问题：

你对索引范围不够系统：你使用0到n和1到n-1 ，包含或排除（运算符<=和< ）使读者感到困惑......并在访问cols[n]时调用未定义的行为。 根据经验： 在C中，有一个<= ，就有一个bug 。

您没有在queens功能中正确测试终止：在枚举当前行的所有可能列之前不测试终止，而是首先测试充分性：因此，您错过了单元格A1中没有后置的所有解决方案。

这是一个更正和简化的版本：

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

static int count = 0;

static int promising(int row, int *col) {
    for (int i = 0; i < row; i++) {
        if (col[row] == col[i] || abs(col[row] - col[i]) == row - i) {
            return 0;
        }
    }
    return 1;
}

static void queens(int n, int row, int *col) {
    if (row == n) {
        printf("\nSolution %d\n------------\n", ++count);
        for (int i = 0; i < n; i++, putchar('\n')) {
            for (int j = 0; j < n; j++) {
                putchar("*Q"[j == col[i]]);
            }
        }
    } else {
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            col[row] = i;
            if (promising(row, col)) {
                queens(n, row + 1, col);
            }
        }
    }
}

void usage(const char *argv) {
    printf("usage: %s <number of queens>", argv);
    exit(0);
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    if (argc < 2) { usage(argv[0]); }
    int n = atoi(argv[1]);
    int col[n];
    queens(n, 0, col);
}

该算法使用蛮力，你仍然有工作要做计算修剪节点等。