8皇后问题是一道非常经典的题目。题目是说,一个N*N的国际象棋棋盘上主放置N个皇后,使其不能相互攻击,即任何两个皇后都不能处在棋盘的同一行,同一列,同一条斜线上,试问共有多少种摆法?

        其实,题目就是要找出所有的可能情况,然后排除其中不符合条件的情况,剩下的情况即为所要求的。怎么找出所有的情况呢?对于8皇后,我们可以使用穷举法,穷举出每一种放置方法,然后判断是否符合题意。如果每次放一行,那就需要8重循环才可以解出来。虽然空间复杂度可以小到为0,但是时间复杂度太高。

        书中一般使用回溯法来解此题。仔细分析此题,可以发现:每一行上只能放置一个皇后,然后后面每行放置的皇后,不能与前面的行上放置的皇后在同一列上或者同一对角线上。所以用一个一维数组就可以存放在棋盘上放置的皇后的行列信息:一维数组的第i个位置存放的数值j就表示,在棋盘的第i行、第j列上放着一个皇后。棋盘的一行就用一个元素来表示,所以不能在同一行就不用判断了。知道了皇后在棋盘的行列位置后,判断是否符合后面的两个条件也比较容易了(对角线只要仔细分析下,两个二维坐标点如果在对角线上,他们的行列坐标将会满足何种情况即可)。

         搞定了数据结构,接着就要考虑如何进行回溯搜索了。回溯一般借用递归来实现。用我的一个ACM非常牛的一个同学的话来说:回溯就是让计算机自动的去搜索,碰到符合的情况就结束或者保存起来,在一条路径上走到尽头也不能找出解,就回到原来的岔路口,选择一条以前没有走过的路继续探测,直到找到解或者走完所有路径为止。就这一点,回溯和所谓的DFS(深度优先搜索)是一样的。那现在的关键是,怎么实现搜索呢?回溯既然一般使用递归来实现,那个这个递归调用该如何来写呢?我现在的理解就是,进行回溯搜索都会有一系列的步骤,每一步都会进行一些查找。而每一步的情况除了输入会不一样之外,其他的情况都是一致的。这就刚好满足了递归调用的需求。通过把递归结束的条件设置到搜索的最后一步,就可以借用递归的特性来回溯了。因为合法的递归调用总是要回到它的上一层调用的,那么在回溯搜索中,回到上一层调用就是回到了前一个步骤。当在当前步骤找不到一种符合条件情况时,那么后续情况也就不用考虑了,所以就让递归调用返回上一层(也就是回到前一个步骤)找一个以前没有尝试过的情况继续进行。当然有时候为了能够正常的进行继续搜索,需要恢复以前的调用环境。

下面贴出8皇后问题的代码:

#include<iostream> 
  
#include  
  <cmath> 
  
 
  usingnamespace 
   std;

void PrintResult(int*arr,int 
   n)
 {
     for (int i=1; i!= n+ 1;++ 
  i)
          cout <<"("<< i <<  ","<< arr[i]<< ")"<<"" 
  ;
      cout << 
   endl;
 }

bool Verify(int*arr,int 
   i)
 {
     /* 和前面的i - 1行比较,看当前放置位置是否合法?*/ 
  
     
  for (int k =  1; k != i;++ 
  k)
         if (arr[k]== arr[i]|| abs(i - k)== abs(arr[i]- 
   arr[k]))
             returnfalse 
  ;
     return  true 
  ;
 }
/* 
   虽然只用了一个一维数组,但是其中已经保存了足够的信息。
 因为每一行只能放一个皇后,所以一维数组的第i个位置存放的
 是在第i行的哪一列(第j列)上放置了皇后。这个递归函数
 每次处理一行,直到第n行(下标从1开始)。*/ 
  
 
  void NQueens(int*arr,int i, int 
   n)
 {
     /* 尝试着在第i行的第j列放置一个皇后。*/ 
  
     
  for (int j =  1; j != n+1;++ 
  j)
      {
          arr[i] = 
   j;
         if 
   (Verify(arr, i))
          {
             /* 
   这个递归程序的结束条件是第n行放置完毕,
              所以,当递归函数从调用NQueens(arr, i + 1, n)返回时,
              就是回到了第i行,继续搜索合适的位置。当第i + 1行的
              所有位置都不能满足的时候,上面的调用就会返回,也就
              是进行了所谓的回溯。这个回溯不需要显示的恢复以前的
              调用环境,因为所需要的信息没有被破坏。*/ 
  
             
  if (i== 
   n)
                  PrintResult(arr, n);
             else 
  
                 NQueens(arr, i  
  +1 
  , n);//下一行放置皇后
          }
      }
 }

int 
   main()
 {
     int 
   n;
      cin >> 
   n;
     int  *arr =newint[n +1 
  ];
      NQueens(arr, 1 
  , n);

     return  0 
  ;
 }


最后还有一个回溯的模般

回溯法对解空间作深度优先搜索,因此,在一般情况下用递归方法实现回溯法。

void backtrack (int t)
 {
 if (t>n) output(x);
 else
 for (int i=f(n,t);i<=g(n,t);i++) {
 x[t]=h(i);
 if (constraint(t)&&bound(t)) backtrack(t+1);
 }
 }


供大家学习!


注:回溯法是一个既带有系统性又带有跳跃性的的搜索算法。它在包含问题的所有解的解空间树中,按照深度优先的策略,从根结点出发搜索解空间树。算法搜索至解空间树的任一结点时,总是先判断该结点是否肯定不包含问题的解。如果肯定不包含,则跳过对以该结点为根的子树的系统搜索,逐层向其祖先结点回溯。否则,进入该子树,继续按深度优先的策略进行搜索。回溯法在用来求问题的所有解时,要回溯到根,且根结点的所有子树都已被搜索遍才结束。而回溯法在用来求问题的任一解时,只要搜索到问题的一个解就可以结束。这种以深度优先的方式系统地搜索问题的解的算法称为回溯法,它适用于解一些组合数较大的问题.

详细介绍参照:百度百科 http://baike.baidu.com/view/699271.htm