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c++ - 数独求解算法C++

coder 2024-02-06 原文

这几天我一直在尝试制作一个数独求解程序,但我坚持使用这些方法。我在这里找到了这个算法,但我不太明白:

  1. start at the first empty cell, and put 1 in it.
  2. Check the entire board, and see if there are any conflicts
  3. If there are coflicts on the board, increase the number in the current cell by 1 (so change 1 to 2, 2 to 3, etc)
  4. If the board is clean move, start at step one again.
  5. If all nine possible numbers on a given cell cause a conflict in the board, then you set this cell back to empty, go back to the previous cell, and start again from step 3 (this is where the 'backtracking' comes in).

这是我的代码。我认为我的 Help_Solve(...) 函数有问题。你能帮我找出问题所在吗?

    #include <iostream>
#include <iomanip>
#include <time.h>
#include <cstdlib>
#include <windows.h>
using namespace std;

class Sudoku
  {
    private:
    int board[9][9];
    int change[9][9];
    public:
    Sudoku();
    void Print_Board();  
    void Add_First_Cord();  
    void Solve();
    void Help_Solve(int i, int j);
    bool Check_Conflicts(int p, int i, int j);
  };

Sudoku Game;  

void setcolor(unsigned short color)                 //The function that you'll use to
{                                                   //set the colour
    HANDLE hcon = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);
    SetConsoleTextAttribute(hcon,color);
}

Sudoku::Sudoku()
  {
    for(int i = 1; i <= 9; i++)
      for(int j = 1; j <= 9; j++)
        board[i][j] = 0;            
  }

void Sudoku::Print_Board()
  {
    for(int i = 1; i <= 9; i++)
      {
        for(int j = 1; j <= 9; j++)
          {
            if(change[i][j] == 1) 
              {
                setcolor(12);
                cout << board[i][j] << " ";
                setcolor(7);           
              }
              else cout << board[i][j] << " ";  
              if(j%3 == 0) cout << "| ";
          }
        cout << endl;
        if(i%3 == 0) cout << "------+-------+---------" << endl;

      }                    
  }

void Sudoku::Add_First_Cord()
  {
    board[1][1] = 5; change[1][1] = 1;
    board[1][2] = 3; change[1][2] = 1;     
    board[1][5] = 7; change[1][5] = 1;      
    board[2][1] = 6; change[2][1] = 1;  
    board[2][4] = 1; change[2][4] = 1;       
    board[2][5] = 9; change[2][5] = 1;  
    board[2][6] = 5; change[2][6] = 1; 
    board[3][2] = 9; change[3][2] = 1;      
    board[3][3] = 8; change[3][3] = 1;   
    board[3][8] = 6; change[3][8] = 1;     
    board[4][1] = 8; change[4][1] = 1;    
    board[4][5] = 6; change[4][5] = 1;    
    board[4][9] = 3; change[4][9] = 1;    
    board[5][1] = 4; change[5][1] = 1; 
    board[5][4] = 8; change[5][4] = 1;  
    board[5][6] = 3; change[5][6] = 1;  
    board[5][9] = 1; change[5][9] = 1;   
    board[6][1] = 7; change[6][1] = 1; 
    board[6][5] = 2; change[6][5] = 1;   
    board[6][9] = 6; change[6][9] = 1;  
    board[7][2] = 6; change[7][2] = 1;  
    board[7][7] = 2; change[7][7] = 1;  
    board[7][8] = 8; change[7][8] = 1;  
    board[8][4] = 4; change[8][4] = 1; 
    board[8][5] = 1; change[8][5] = 1;   
    board[8][6] = 9; change[8][6] = 1; 
    board[8][9] = 5; change[8][9] = 1;   
    board[9][5] = 8; change[9][5] = 1;  
    board[9][8] = 7; change[9][8] = 1;  
    board[9][9] = 9; change[9][9] = 1;  
  }

bool Sudoku::Check_Conflicts(int p, int i, int j)
  {
    for(int k = 1; k <= 9; k++)
      if(board[i][k] == p) return false;

    for(int q = 1; q <= 9; q++)
      if(board[q][j] == p) return false;

    /*
      *00
      000
      000
    */
    if((j == 1 || j == 4 || j == 7) && (i == 1 || i == 4 || i == 7))
      {
         if(board[i][j+1] == p || board[i][j+2] == p || board[i+1][j] == p || 
             board[i+2][j] == p || board[i+1][j+1] == p || board[i+1][j+2] == p || 
                 board[i+2][j+1] == p || board[i+2][j+2] == p)return false;     
      } 


    /*
      000
      000
      *00
    */  
    if((j == 1 || j == 4 || j == 7) && (i == 3 || i == 6 || i == 9))
      {
         if(board[i-1][j] == p || board[i-2][j] == p || board[i][j+1] == p || 
             board[i][j+2] == p || board[i-1][j+1] == p || board[i-1][j+2] == p || 
                 board[i-2][j+1] == p || board[i-2][j+2] == p)return false;   
      }

    /*
      000
      *00
      000
    */            
    if((j == 1 || j == 4 || j == 7) && (i == 2 || i == 5 || i == 8))
      {
         if(board[i-1][j] == p || board[i+1][j] == p || board[i-1][j+1] == p || 
             board[i][j+1] == p || board[i+1][j+1] == p || board[i+1][j+2] == p || 
                 board[i][j+2] == p || board[i+1][j+2] == p)return false;  
      } 


    /*
      0*0
      000
      000
    */            
    if((j == 2 || j == 5 || j == 8) && (i == 1 || i == 5 || i == 7))
      {
         if(board[i-1][j] == p || board[i+1][j] == p || board[i-1][j+1] == p || 
             board[i][j+1] == p || board[i+1][j+1] == p || board[i+1][j+2] == p || 
                 board[i][j+2] == p || board[i+1][j+2] == p)return false;  
      }

    /*
      000
      0*0
      000
    */            
    if((j == 2 || j == 5 || j == 8) && (i == 2 || i == 5 || i == 8))
      {
         if(board[i-1][j] == p || board[i-1][j-1] == p || board[i-1][j+1] == p || 
             board[i][j+1] == p || board[i][j-1] == p || board[i+1][j+1] == p || 
                 board[i][j] == p || board[i+1][j-1] == p)return false;  
      }


    /*
      000
      000
      0*0
    */            
    if((j == 2 || j == 5 || j == 8) && (i == 3 || i == 6 || i == 9))
      {
         if(board[i][j-1] == p || board[i][j+1] == p || board[i-1][j] == p || 
             board[i-1][j+1] == p || board[i-1][j-1] == p || board[i-2][j] == p || 
                 board[i-1][j+1] == p || board[i-2][j-1] == p) return false;  
      }  

    /*
      00*
      000
      000
    */            
    if((j == 3 || j == 6 || j == 9) && (i == 1 || i == 4 || i == 7))
      {
         if(board[i][j-1] == p || board[i][j-2] == p || board[i+1][j] == p || 
             board[i+1][j-1] == p || board[i+1][j-2] == p || board[i+2][j] == p || 
                 board[i+2][j-1] == p || board[i+2][j-2] == p) return false;  
      } 

    /*
      000
      00*
      000
    */            
    if((j == 3 || j == 6 || j == 9) && (i == 2 || i == 5 || i == 8))
      {
         if(board[i-1][j] == p || board[i-1][j-1] == p || board[i-1][j-2] == p || 
             board[i][j-1] == p || board[i][j-2] == p || board[i+1][j] == p || 
                 board[i+1][j-1] == p || board[i+1][j-2] == p) return false;  
      }

    /*
      000
      000
      00*
    */            
    if((j == 3 || j == 6 || j == 9) && (i == 3 || i == 6 || i == 9))
      {
         if(board[i][j-1] == p || board[i][j-1] == p || board[i-1][j] == p || 
             board[i-1][j-1] == p || board[i-1][j-2] == p || board[i-2][j] == p || 
                 board[i-2][j-1] == p || board[i-2][j-2] == p) return false;  
      }      

    return true;                          
  }

void Sudoku::Help_Solve(int i, int j)
  {
    if(j <= 0) 
      {
        i = i-1;
        j = 9;
      }
    if(change[i][j] == 1) return Game.Help_Solve(i, j-1);
    for(int p = 1; p <= 9; p++)
      if(Game.Check_Conflicts(p, i, j)) 
        {
          board[i][j] = p;
          return;
        }
    return Game.Help_Solve(i, j-1);

  }

void Sudoku::Solve()
  {                          
      for(int i = 1; i <= 9; i++)
        {
          for(int j = 1; j <= 9; j++)
            {
              if(board[i][j] == 0 && change[i][j] == 0)
                {
                  Game.Help_Solve(i, j);           
                }      
            }      
        }

      for(int i = 1; i <= 9; i++)
        for(int j = 1; j <= 9; j++)
          if(board[i][j] == 0) Game.Help_Solve(i, j);

  }


int main()
{
  Game.Add_First_Cord();
  Game.Solve();
  Game.Print_Board();  

  system("pause");
  return 0;
}

编辑:我需要使用递归吗?但也许我给函数的参数是错误的。我真的不知道。在 Add_First_Cord() 中,我声明了每个数独游戏开始时的起始值。以下是我使用的值:http://bg.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Sudoku-by-L2G-20050714.gif .我希望看到维基百科中显示的已解决的数独游戏。但是一些已解决的值是正确的,而另一些则不是。这是我在控制台中得到的

最佳答案

建议的方法

  1. 实现通用图搜索算法
    • 可以使用 IDFSA* graph search
      • 我更喜欢第二种
    • 一般有向图做这个
      • 节点类型 TNode
      • 节点后继函数TNode => vector<TNode>
  2. 定义您的数独状态
    • 一个状态是一个 9x9 的数组,每个位置都有一个数字 1、2、... 或 9 或一个空白
  3. 定义数独状态的目标
    • 填写所有 81 个单元格
    • 所有 9 行中都有数字 {1, 2, ..., 9}
    • 所有 9 列中都有数字 {1, 2, ..., 9}
    • 所有 9 个 3x3 方格中都有数字 {1, 2, ..., 9}
  4. 定义有效的数独状态后继函数
    • 状态S可以有号码 N添加在 I 行, 列 J如果:
      • 单元格 (I,J)是空的
      • 没有其他N在行 I
      • 没有其他NJ 列中
      • 没有其他N在包含 (I,J) 的 3x3 正方形中
    • 状态后继函数映射一个状态Svector满足这些规则的州
  5. 将通用图搜索算法 (1) 应用于数独状态图 (2-4)
  6. (可选)如果您确实选择使用 A* 图搜索,您还可以在数独状态空间上定义启发式算法,以潜在地显着提高性能
    • 如何设计启发式是另一个完整的问题,与其说是一门科学,不如说是一门艺术

当前方法

您当前的方法混合了要搜索的图的规范搜索算法的实现。如果你把这两者混在一起,你会遇到很多困难。这个问题自然地分为两个不同的部分——算法和图形——所以你可以而且应该在你的实现中利用它。这将使它变得更加简单。

如果您进行这种分离,您获得的另一个好处是您将能够重用您的图形搜索算法来解决大量问题 - 非常酷!

关于c++ - 数独求解算法C++,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/16675248/

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