數獨求解（c語言以及python）
/* ============================================================================ Name : sudoku.c Author : Joey Version : Copyright : UESTC Description : Try to solve sudoku puzzle. 1.0 2010年10月27日20:28:13 Create 1.1 2010-11-9 19:03:22 modify 輸入引數：儲存數獨棋盤格局的檔名 檔案的資料是9*9的矩陣，每個數的取值範圍為0-9 0表示該位置對應棋盤上的資料位空 1-9代表該位置對應的數 如果不提供輸入引數，程式會以互動式的方式請求使用者指定一個檔名。 ============================================================================ */ #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> //#include <time.h> //#define _DEBUG /*除錯開關*/ #define MAX_FILE_NAME_LEN 30 /*檔名字串最大長度*/ #define BOARD_SIZE 9 /*棋盤大小*/ #define BLOCK_SIZE 3 /*每塊區域大小*/ #define VALID_MASK 0x03FE /*倒數第2位至倒數10位為有效標誌位*/ /** * 這些巨集定義用於將標誌位置位或者清除 */ #define setblockbit(rowidx,colidx,a) (blockbits[rowidx/3][colidx/3] |= 1<<a) #define clearblockbit(rowidx, colidx, a) (blockbits[rowidx/3][colidx/3] &= ~(1<<a)) #define testblockbit(rowidx, colidx, a) (blockbits[rowidx/3][colidx/3] & (1<<a) & VALID_MASK) #define setrowbit(rowidx,a) (rowbits[rowidx] |= 1<<a) #define clearrowbit(rowidx,a) (rowbits[rowidx] &= ~(1<<a)) #define testrowbit(rowidx, a) (rowbits[rowidx] & (1<<a) &VALID_MASK) #define setcolumnbit(colidx,a) (columnbits[colidx] |= 1<<a) #define clearcolumnbit(colidx,a) (columnbits[colidx] &= ~(1<<a)) #define testcolumnbit(colidx,a) (columnbits[colidx] & (1<<a) & VALID_MASK) /** * 位置型別 */ typedef struct Coodinate_T{ int row; int column; }Coordinate; typedef struct Stkelemnt_T{ int idx; int number; }Stkelement; int board[BOARD_SIZE][BOARD_SIZE];/*儲存棋盤資料*/ unsigned short blockbits[BLOCK_SIZE][BLOCK_SIZE];/*儲存9個3*3方塊的資料狀態*/ unsigned short rowbits[BOARD_SIZE]; /*儲存每一行資料狀態*/ unsigned short columnbits[BOARD_SIZE]; /*儲存每一列的資料狀態*/ Coordinate blanklist[BOARD_SIZE*BOARD_SIZE]; /*儲存了待填寫等方格位置*/ int blanknum = 0; /*待填寫方格總個數*/ /************************************/ /* Internal struct for DFS algorithm*/ Stkelement stk[300]; int top = 0; /***********************************/ void trysolve(FILE *fp); int loadAndCheckInitBoard(FILE *fp); int searchAns(int row, int column, int from); int solve(); void pushstk(int blankidx, int num); Stkelement popstk(); void outputresult(); #ifdef _DEBUG void printstk(); #endif /** *程式入口，第一個執行引數為輸入檔案檔名，若不存在，從控制檯中互動獲取檔名 */ int main(int argc, char** argv) { char filename[MAX_FILE_NAME_LEN]; FILE *fp = NULL; if (argc <= 1){ printf("input file name:"); scanf("%s",filename); }else{ strcpy(filename, argv[1]); } fp = fopen(filename,"r"); if (fp == NULL){ fprintf(stderr,"Error occurred when open file %s", filename); exit(EXIT_FAILURE); } trysolve(fp); fclose(fp); return EXIT_SUCCESS; } /** * 輸入： * row：格子的行 * column：格子的列 * from：從該數開始遞增查詢 * 輸出：返回值為 * 0：未找到 * 1-9：找到的可行解 */ int searchAns(int row, int column, int from){ int number = from; if (number > 9 || number < 1){ //起始值過大或過小 return 0; } while (number <= 9){ if (testblockbit(row, column, number)==0 && testrowbit(row, number)==0 && testcolumnbit(column, number)==0){ return number; }else number++; } return 0; /*未找到*/ } /** * 從fp指向的檔案中讀取初始棋盤，嘗試解決數獨問題 */ void trysolve(FILE *fp){ int rt = loadAndCheckInitBoard(fp); if (1 == rt){ printf("Initial board isn't correct!\n"); }else if (2 == rt ){ printf("Invalid data was contented in the file!\n"); }else if (3== rt){ printf("資料不完整\n"); }else{ printf("Load board successfully, try to solve...\n"); if (solve() == 0){ printf("Success, result:\n"); outputresult(); }else{ printf("The puzzle can't be solved\n"); } } return; } /** * 載入初始棋盤並對數獨棋盤的可解性做初步檢查，棋盤有效資料為0-9，大小為9*9 * fp: * 已開啟的檔案指標 * 返回值： * 0：成功讀取9*9棋盤 * 1：初始棋盤不合規則 * 2：檔案中包含無效資料 * 3：資料不完整 */ int loadAndCheckInitBoard(FILE *fp){ int a; int idx = 0; int rowidx = 0; int columnidx = 0; Coordinate cood; while(fscanf(fp, "%d", &a) != EOF){ rowidx = idx / 9; /*行數*/ columnidx = idx % 9; /*列數*/ if (a >= 1 && a <= 9){ /*如果是已填格子*/ if (testblockbit(rowidx,columnidx,a) == 0 && testcolumnbit(columnidx,a) == 0 && testrowbit(rowidx, a) == 0){ setblockbit(rowidx, columnidx, a); setrowbit(rowidx, a); setcolumnbit(columnidx, a); }else{ return 1; /*初始棋盤本身有錯*/ } }else if (a == 0){ /*如果是待填格子，記錄下待填格子的座標*/ cood.row = rowidx; cood.column = columnidx; blanklist[blanknum++] = cood; }else{ return 2; /*發現無效資料*/ } board[rowidx][columnidx] = a; idx++; } /*資料不夠,格式錯誤*/ if (idx != BOARD_SIZE * BOARD_SIZE){ return 3; } return 0; /*載入成功*/ } /** * 遞迴求解數獨問題，呼叫前初始資料已被正確讀取， * 返回值： * 0：找到一個可行解 * 1：未找到可行解 */ int solve(){ int fillidx = 0; /*fill index in blanklist*/ int ans = 0; Stkelement curcell; pushstk(fillidx, ans); /*初始入棧的值*/ while (top != 0){ /*棧不為空*/ #ifdef _DEBUG printstk(); #endif curcell = popstk(); ans = curcell.number; fillidx = curcell.idx; ans = searchAns(blanklist[fillidx].row, blanklist[fillidx].column, ans+1); while(ans != 0){ pushstk(fillidx, ans); #ifdef _DEBUG printstk(); #endif if (fillidx == blanknum-1){ return 0; /*找到了一個可行解*/ } fillidx++; ans = searchAns(blanklist[fillidx].row, blanklist[fillidx].column, 1); } } return 1; /*無解*/ } /** * 將blankidx對應的座標壓入棧中，並根據該位置上的數字將相應的bit置位 */ void pushstk(int blankidx, int num){ /*set bits*/ setblockbit(blanklist[blankidx].row, blanklist[blankidx].column, num); setrowbit(blanklist[blankidx].row, num); setcolumnbit(blanklist[blankidx].column, num); /*push into stack*/ Stkelement ele = {blankidx, num}; stk[top++] = ele; return ; } /** * 彈出棧頂的元素，並將該元素對應的bit清楚 */ Stkelement popstk(){ Stkelement ele = stk[--top]; /*clear bits*/ clearblockbit(blanklist[ele.idx].row, blanklist[ele.idx].column, ele.number); clearrowbit(blanklist[ele.idx].row, ele.number); clearcolumnbit(blanklist[ele.idx].column, ele.number); /**/ return ele; } #ifdef _DEBUG void printstk(){ int i = top-1; printf("***********Stack trace************\n"); for (;i >= 0; i--){ printf("%dth row:%d column:%d number:%d\n", i, blanklist[stk[i].idx].row, blanklist[stk[i].idx].column, stk[i].number); } printf("**********************************\n"); fflush(stdout); } #endif /** * 輸出結果至標準輸出裝置 */ void outputresult(){ int r,c; int i = 0; for (;i < top; i++){ board[blanklist[stk[i].idx].row][blanklist[stk[i].idx].column] = stk[i].number; } for (r = 0; r < BOARD_SIZE; r++){ for (c = 0; c < BOARD_SIZE; c++){ printf("%d ",board[r][c]); } printf("\n"); } fflush(stdout); }
Python版的
#coding=utf-8 ''' Created on 2011-11-29 解決8皇后問題 廣搜演算法 @author: Joey ''' import copy def solve(): queue = [] for i in range(8): queue.append([(0,i)]) results = [] max = 0 while len(queue) > 0: poslist = queue.pop(0) lastrow = poslist[-1][0] assert lastrow < 7 for col in range(0,8): if islegal((lastrow+1,col), poslist): poslstcpy = copy.deepcopy(poslist) poslstcpy.append((lastrow+1,col)) if len(poslstcpy) == 8: results.append(poslstcpy) else: queue.append(poslstcpy) if len(queue) > max: max = len(queue) print max print len(results) for item in results: printresul(item) def islegal(pos, poslist): for xpos in poslist: if xpos[0] == pos[0] or xpos[1] == pos[1] \ or abs(xpos[0]-pos[0]) == abs(xpos[1]-pos[1]): return False return True def printresul(poslist): for row in range(8): for col in range(8): if (row,col) in poslist: print 'o', else: print '.', print ' ' print '--------' solve()
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