n皇后问题的关键

该问题使用回溯法是毫无疑问的,大多数人都能够指出这一点。但是这个问题比较核心的一点,我认为是对数组的思维。

n皇后问题要求我们在遍历一个点时,获知这个点的同一列,正对角线,反对角线上是否存在元素,如果存在,则这个点不能够作为当前解。

其中的关键问题就是,如何判定同一列以及两个对角线上是否已经存在点。

最原始的办法,可以使用一个二维数组记录某个点的占用情况,在遍历到某个点时,从二维数组的(0,0)处开始依轮询每个点。

一个初级的改进是只遍历二维数组中对角线和同一列的点。

但是如果从另外一个角度来看,二维数组(假定长度为n)只有n个列,2n-1个正对角线和2n-1个反对角线(斜着看)。一个点只可能属于同一列,同一正对角线,同一反对角线。以以正对角线为例,如果我们给如每个对角线编上唯一的序号,那么实际上可以根据点的坐标(i,j)来获得起所在对角线的编号,即n-1+i-j

这样一来,我们只需要3个标记数组,分别标记某列,某正对角线,某反对角线,就能仅通过3次判断知道某个点是否有效。

代码


import java.util.ArrayList;

import java.util.List;

class Solution {

    private int n;


    // 同一列的标记(一共有n个列)

9

    private boolean[]  column;

10

    // 正对角线的标记(一共有2n-1个正对角线)

11

    private boolean[]  diag1;

12

    // 反对角线的标记(一共有2n-1个反对角线)

13

    private boolean[]  diag2;

14

    private int solutions;

15

   

16

    public int totalNQueens(int n) {

17

        this.n = n;

18

        column = new boolean[n];

19

        diag1 = new boolean[2*n-1];

20

        diag2 = new boolean[2*n-1];

21

        solutions = 0;

22

        // init

23

        for (int i = 0; i < n; i++) {

24

            column[i]=false;

25

        }

26

        for(int i=0;i<2*n-1;i++){

27

            diag1[i]=diag2[i]=false;

28

        }

29

        // solve recursively

30

        solve(0);

31

        return solutions;

32

    }

33

   

34

35

    private void solve(int row) {

36

        if (row == n) {

37

            return;

38

        }

39

        for (int i = 0; i < n; i++) {

40

            if (!(column[i]||diag1[n-1+i - row]||diag2[i+row])) {

41

                column[i]=diag1[n-1+i - row]=diag2[i+row]=true;

42

                if (row == n - 1) {

43

                    ++solutions;

44

                } else {

45

                    solve(row + 1);

46

                }

47

                  column[i]=diag1[n-1+i - row]=diag2[i+row]=false;

48

            }

49

        }

50

    }

51

52

53

 

54

55

}

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