数独回溯与解决方案计数器

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背景资料

我已经实现了一个数独解算器算法(回溯),看起来像这样。

//Backtracking-Algorithm
public static boolean solver(int[][] board) {
    for (int i = 0; i < 9; i++) {
        for (int j = 0; j < 9; j++) {
            if (board[i][j] == 0) {
                for (int n = 1; n < 10; n++) {
                    if (checkRow(board, i, n) && checkColumn(board, j, n) && checkBox(board, i, j, n)) {
                        board[i][j] = n;
                        if (!solver(board)) {
                            board[i][j] = 0;
                        } else {
                            return true;
                        }
                    }
                }
                return false;
            }
        }
    }
    return true;
}

这个方法很好用(它可以解决数独)。

我试图实现的是

我现在想实现的是,算法告诉我,到底是只有一个解还是多个解。

我试过的

我试图通过将返回类型改为int,并计算可能的解决方案来实现我的目标(停止在2,因为如果有两个解决方案,我可以说有 "多个 "解决方案)。所以基本上,我只想知道是没有、一个还是多个解。

// Backtracking-Algorithm
public int solver(int[][] board, int count) { //Starts with count = 0
  if (count < 2) {
    for (int i = 0; i < GRID_SIZE; i++) {
      for (int j = 0; j < GRID_SIZE; j++) {
        /*
         * Only empty fields will be changed
         */
        if (board[i][j] == EMPTY) {
          /*
           * Try all numbers between 1 and 9
           */
          for (int n = 1; n <= GRID_SIZE; n++) {
            /*
             * Is number n safe?
             */
            if (checkRow(board, i, n) && checkColumn(board, j, n) && checkBox(board, i, j, n)) {
              board[i][j] = n;
              if (solver(board, count) > count) {
                count++;
              } else {
                board[i][j] = 0;
              }
            }
          }
          return count;
        }
      }
    }
    return count + 1;
  }
  return count;
}

问题是... count 始终为 "1",然后算法停止。

疑问

在代码中需要做哪些修改才能使其工作?

java backtracking sudoku
1个回答
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你的代码的问题是它在找到第一个解之后就停止了--更具体地说,你的代码永远不会改变一个单元格的赋值,除非它是错误的。这是标准的回溯,你已经实现了。你需要做的是,一旦你找到一个解,你需要强制你的代码使用其他值,看看它是否也返回一个有效的解。

假设这是你的数独的最后一行(你缺少最后一个值),而你的计数目前是0(即到目前为止没有解)。

| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 0 |

你的代码会尝试最后一个单元格的1 -9的所有值 一旦发现9是正确的值 它就会填入并进行递归调用。

在递归调用中,你的代码将不会找到任何空值,所以它将把count递增1(所以count现在是1)并返回,特别是这一行。return count + 1;因为此时你不会再进行任何递归调用,所以递增的count会在递归堆栈中传递给你,而你最终会得到一个1的值。

你需要做的是,一旦你找到了一个解决方案,你需要再次回溯并强制递增其中一个值。你找到的解决方案中的最后一行是这样的。

| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |

你不能递增最后一个单元格,因为它已经是9了 所以你把它设为0 EMPTY,然后回到之前的值。前一个值是8,可以递增到9,所以你就这样做,然后解决这块板。

| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 9 | 0 |

也许这并没有返回一个解决方案,所以你再返回一个(将最后一个单元格设置为0,然后递增前一个单元格)。

| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 8 | 0 | 0 |

现在看看这是否能给你一个解决方案 以此类推...

TLDR:一旦你找到了一个解决方案,你需要用更严格的约束条件将其反馈给你的代码(即强制递增其中一个有效值,看看它是否仍然给你另一个解决方案)。


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感谢 这个 由Aziz Sonawalla回答,我想我想明白了。

下面的实现能够解决给定的唯一可解的数独。此处. 此外,该算法现在能够解决多于一个解的sudokus (例子)并识别出有多个解。如果是这种情况,程序将只给出其中一个可能的解决方案。

代码看起来像这样。

// Backtracking-Algorithm
public int[][] board2 = new int[GRID_SIZE][GRID_SIZE];

public int solver(int[][] board, int count) { // Starts with count = 0

    for (int i = 0; i < GRID_SIZE; i++) { //GRID_SIZE = 9

      for (int j = 0; j < GRID_SIZE; j++) {

        /*
         * Only empty fields will be changed
         */

        if (board[i][j] == EMPTY) { //EMPTY = 0

          /*
           * Try all numbers between 1 and 9
           */

          for (int n = 1; n <= GRID_SIZE && count < 2; n++) {

            /*
             * Is number n safe?
             */
            if (checkRow(board, i, n) && checkColumn(board, j, n) && checkBox(board, i, j, n)) {

              board[i][j] = n;
              int cache = solver(board, count);
              if (cache > count) {
                count = cache;
                for (int k = 0; k < board.length; k++) {
                  for (int l = 0; l < board.length; l++) {
                    if (board[k][l] != EMPTY) {
                      board2[k][l] = board[k][l];
                    }

                  }
                }

                board[i][j] = EMPTY;

              } else {
                board[i][j] = EMPTY;
              }

            }
          }
          return count;
        }
      }
    }
    return count + 1;
}

解决方案被保存在数组中 board2 现在。

这个实现是按照预期工作的(据我所知)。如果你发现任何错误,请留言。

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