马踏棋盘的实现

(一)马踏棋盘经典算法描述:
  (1)马踏棋盘是经典的程序设计问题之一,主要的解决方案有两种:一种是基于深度优先搜索的方法,另一种是基于贪婪算法的方法。第一种基于深度优先搜索的方法是比较常用的算法,深度优先搜索算法也是数据结构中的经典算法之一,主要是采用递归的思想,一级一级的寻找,遍历出所有的结果,最后找到合适的解。而基于贪婪的算法则是制定贪心准则,一旦设定不能修改,他只关心局部最优解,但不一定能得到最优解。
 
【问题描述】关于马踏棋盘的基本过程:国际象棋的棋盘为 8*8 的方格棋盘。现将"马"放在任意指定的方格中,按照"马"走棋的规则将"马"进行移动。要求每个方格只能进入一次,最终使得"马"走遍棋盘的64个方格。
 
【算法分析】
  ① 在四角,马踏日走只有两个选择;
  ② 在其余部分,马踏日走有四、六、八不等的选择。

解决方案:在外层另外加上两层,确保 8*8 方格中的每一个格子都有8中不同的选择;
重点:为了确保每个格子能走日字,而且选择的可能性等同,初始化除了最外两层格子标记没有被访问,最外两层中每个格子都标记为已被访问即可达到目标!
解释:图片中标记红色的区域,初始化时就默认为马已踏日字,集已被访问,而中间的 8*8 的表格标记为马未被访问!
并且每一个表格中马在访问时都有8中不同的选择,这8中不同的选择都会在其相应的x和y坐标上进行追加标记;
这8中选择方式为

【代码展示1】:递归求解(回溯法求解),列出所有的解,并从中找出从(2,2)位置出发的合适解:
#include <iostream>
#include <stdlib.h>

using namespace std;

int chessboard[12][12] = {0};

int cnt = 0;			//标记马已走的方格数
int sum = 0;			//标记马走完全程的具体方案数
int move[8][2]={ {2,1},{1,2},{-1,2},{-2,1},{-2,-1},{-1,-2},{1,-2},{2,-1}};	//初始马当前位置向其周围相邻八个日字的 x,y的偏移量

//输出马踏棋盘的解 
void PrintChess();
//马踏棋盘递归过程
void Horse(int x,int y); 

int main(void){
	int i,j;
	for(i=0;i<12;i++){
		for(j=0;j<12;j++){
			if(i==0 || i==1 || i==10 || i==11 || j==0 || j==1 || j==10 || j==11){
				chessboard[i][j]=-1;//在 8 * 8 的外层再加上两层,确保 8 * 8 方格中的每一个格子都有 8 种不同的日字选择 
			}
		}
	}
	//从起始位置开始求得所有解
	chessboard[2][2] = ++cnt;
	Horse(2,2);	//递归调用当前当前位置附近的 8 个日字,看看是否满足条件
	return 0; 
} 

void Horse(int x,int y){		//马永远踏的是 x,y位置,而不是 a,b 
	if(cnt >= 64){		//临界值,马走日字全部踏完,成功求出问题解	 
		sum++;
		PrintChess();
		return;
	} 
	for(int i=0;i<8;i++){
		int a = x + move[i][0];		//拿到当前马位置相邻的 8 个日字的 x 坐标 
		int b = y + move[i][1];		//拿到当前马位置相邻的 8 个日字的 y 坐标 
		if(chessboard[a][b] == 0){	//判断当前马位置相邻的日字是否已被访问 
			cnt++;					 
			chessboard[a][b]=cnt;	//标志已被访问
			Horse(a,b);			 	//从当前马的位置继续往下访问
			cnt--;					
			chessboard[a][b]=0; 	//回溯回来修改其相邻的日字的访问情况 
		}
	}
}

//输出马踏棋盘的解 
void PrintChess(){
	cout<<endl<<"马踏棋盘第 "<<sum<<"组解为:"<<endl;
	int i,j;
	for(i=2;i<10;i++){
		for(j=2;j<10;j++){
			cout<<"  "<<chessboard[i][j]; 
		}
		cout<<endl;
	} 
}


【问题的解】:只列出量两组解,其余未列出:



【代码展示2】:贪心算法求解,列出从(2,2)位置出发的合适解,局部最优:
#include <iostream>
#include <stdlib.h>

using namespace std;

/* 
typedef struct{
	int x;			//记录当前马位置的 x 坐标		
	int y;			//记录当前马位置的 y 坐标 
	int i;			//记录从当前马的位置前往下一个日字的序号 i (0<i<8) 
}StackHorse; 
*/

int StackHorse[100][3]={0};			//申请一个栈空间(里面存储的就是 x,y,i三个具体的变量值),来标记马走的具体位置 
int chessboard[12][12] = {0};		//记录 8 * 8棋盘马走的具体脚印 
int cnt = 1;			//标记马已走的方格数
int move[8][2]={ {2,1},{1,2},{-1,2},{-2,1},{-2,-1},{-1,-2},{1,-2},{2,-1}};	//初始马当前位置向其周围相邻八个日字的 x,y的偏移量

//输出马踏棋盘的解 
void PrintChess();
//马踏棋盘递归过程
void Horse(int x,int y);

int main(void){
	int i,j;
	for(i=0;i<12;i++){		//初始化马踏棋盘的具体值(0代表未被访问,1代表已被访问,-1代表新加的最外面两层) 
		for(j=0;j<12;j++){
			if(i==0 || i==1 || i==10 || i==11 || j==0 || j==1 || j==10 || j==11){
				chessboard[i][j]=-1;
			}
		}
	}
	Horse(2,2);		//从 (2,2)的位置开始跑,求得马踏棋盘的一组解
	PrintChess();
	return 0; 
} 

//非递归求一组解的过程
void Horse(int x,int y){
	int top=0,i=0;
	int a,b;				//记录当前马位置附近的日字坐标
	chessboard[x][y]=1;	//标记当前起始位置已被访问 

	StackHorse[top][0]=StackHorse[top][1]=2;	//记录当前马的位置
	while(cnt < 64){
		for(;i<8;i++){
			a = x + move[i][0];
			b = y + move[i][1];
			if(chessboard[a][b] == 0){		//如果当前马位置附近的日字没有被访问 
				break;						//跳出循环 
			}
		}
		if(i<8){					//能够访问当前马位置附近的日字 
			chessboard[a][b]=++cnt;
			StackHorse[top][2]=i;	//记录访问当前马位置附近的日字序号(0<i<8)
			top++;					//top指向新的栈顶
			StackHorse[top][0]=a;	//向新的栈顶放入马踏入的 x坐标	
			StackHorse[top][1]=b;	//向新的栈顶放入马踏入的 y坐标 
			x=a;					//标记新的 x 
			y=b;					//标记新的 y 
			i=0; 					//从栈顶马位置开始寻找附近的 8 个日字 
		}
		else{			//没有在当前马位置附近找到符合条件的日字  
			cnt--;				//回溯 
			chessboard[x][y]=0;
			top--;		//出栈
			x=StackHorse[top][0];		//拿到当前马位置的 x 坐标  
			y=StackHorse[top][1];		//拿到当前马位置的 y 坐标 
			i=StackHorse[top][2];		//拿到当前马位置前往下一日字的序号 
			i++; 						//继续搜索从当前马位置访问的日字序号的下一位置继续访问 
		} 
	} 
	
} 

//输出马踏棋盘的解 
void PrintChess(){
	cout<<"马踏棋盘一组解为:"<<endl;
	int i,j;
	for(i=2;i<10;i++){
		for(j=2;j<10;j++){
			cout<<"  "<<chessboard[i][j]; 
		}
		cout<<endl;
	} 
}



【问题的解】:列出一组解:








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