leetcode算法题之N皇后

N皇后也是一道很经典的问题,问题如下:

题目地址

按照国际象棋的规则,皇后可以攻击与之处在同一行或同一列或同一斜线上的棋子。

n 皇后问题 研究的是如何将 n 个皇后放置在 n×n 的棋盘上,并且使皇后彼此之间不能相互攻击。

给你一个整数 n ,返回所有不同的 n 皇后问题 的解决方案。

每一种解法包含一个不同的 n 皇后问题 的棋子放置方案,该方案中 'Q' 和 '.' 分别代表了皇后和空位。

解法:回溯

回溯是基于 DFS 的一种算法,它通过在解空间树中深度探索并尝试所有可能的解来解决问题。当发现当前路径无法满足问题的约束条件时,算法会“回溯”到上一步,尝试另一条路径

首先我们先建立一个二维数组,方便我们在回溯时直接更改对应的状态

const dp = new Array(n).fill(0).map(() => new Array(n).fill("."));

由当前问题我们可得知棋盘的每行必定要放置一个皇后,不然不会有满足题目的解,所以可以把每一列当作一层,把皇后放置后再到下一层继续放置,基本代码如下

const backtrack = (line) => {// 遍历每一行,放置皇后for (let i = 0; i < n; i++) {dp[line][i] = "Q";backtrack(line + 1)// 回溯的核心,当我们使用完后一定要将状态恢复,不然会影响下一个结果dp[line][i] = ".";}
}backtrack(0);

接下来的问题就是我们要怎么判断当前位置可不可以放置皇后,有的童鞋可能想着所有方向都遍历一下,其实不用这么麻烦,因为我们是由上往下放置,所以只需要判断左上,上,右上的方向就可以啦

// 检测位置是否可以放皇后
const checkPosition = (x, y) => {// 检测上方let tx = x;while (--tx > -1) {if (dp[tx][y] === "Q") {return false;}}// 检测上斜左let lx = x,ly = y;while (--lx > -1 && --ly > -1) {if (dp[lx][ly] === "Q") {return false;}}// 检测上斜右let rx = x,ry = y;while (--rx > -1 && ++ry < n) {if (dp[rx][ry] === "Q") {return false;}}return true;
};

既然说到回溯,那肯定涉及到剪枝问题了,其实也不用做啥,当我们发现某一行无法放置任何皇后时,我们什么都不做,直接回溯到上一行即可

完整代码如下:

/*** @param {number} n* @return {string[][]}*/
var solveNQueens = function (n) {let dp = new Array(n).fill(0).map(() => new Array(n).fill("."));const result = [];let queenNum = n;// 检测位置是否可以放皇后const checkPosition = (x, y) => {// 检测上方let tx = x;while (--tx > -1) {if (dp[tx][y] === "Q") {return false;}}// 检测上斜左let lx = x,ly = y;while (--lx > -1 && --ly > -1) {if (dp[lx][ly] === "Q") {return false;}}// 检测上斜右let rx = x,ry = y;while (--rx > -1 && ++ry < n) {if (dp[rx][ry] === "Q") {return false;}}return true;};const pushResult = () => {let newDp = [];for (let i = 0; i < n; i++) {newDp[i] = dp[i].join("");}result.push(newDp);};const backtrack = (line) => {if (line === n) {pushResult();return;}for (let i = 0; i < n; i++) {// 判断是否可以放置皇后if (line === 0 || (line > 0 && checkPosition(line, i))) {dp[line][i] = "Q";backtrack(line + 1);dp[line][i] = ".";}}};backtrack(0);return result;
};

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