AcWing 843. n-皇后问题

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题目

n−n−皇后问题是指将 nn 个皇后放在 n×nn×n 的国际象棋棋盘上,使得皇后不能相互攻击到,即任意两个皇后都不能处于同一行、同一列或同一斜线上。

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现在给定整数 nn,请你输出所有的满足条件的棋子摆法。

输入格式

共一行,包含整数 nn。

输出格式

每个解决方案占 nn 行,每行输出一个长度为 nn 的字符串,用来表示完整的棋盘状态。

其中 . 表示某一个位置的方格状态为空,Q 表示某一个位置的方格上摆着皇后。

每个方案输出完成后,输出一个空行。

注意:行末不能有多余空格。

输出方案的顺序任意,只要不重复且没有遗漏即可。

数据范围

1≤n≤9

输入样例:

4

输出样例:

.Q..
...Q
Q...
..Q.

..Q.
Q...
...Q
.Q..

思路

经典题型,八皇后,使用dfs算法
对角线 dg[u+i],反对角线udg[n−u+i]中的下标 u+i和 n−u+i表示的是截距
(x,y)相当于上面的(u,i)
反对角线 y=x+b, 截距 b=y−x,因为我们要把 b 当做数组下标来用,显然 b 不能是负的,所以我们加上 n、+n (实际上+n+4,+2n都行),来保证是结果是正的,即 y - x + n
而对角线 y=−x+b, 截距是 b=y+x,这里截距一定是正的,所以不需要加偏移量
核心目的:找一些合法的下标来表示dg或udg是否被标记过,所以如果你愿意,你取 udg[n+n−u+i] 也可以,只要所有(u,i)对可以映射过去就行

ac代码

//(DFS按每个元素枚举)时间复杂度O(2n2) 时间复杂度分析:每个位置都有两种情况,总共有 n2 个位置
#include <iostream>
using namespace std;
const int N = 10;
int n;
bool row[N], col[N], dg[N * 2], udg[N * 2]; //// 因为是一个个搜索,所以加了row
char g[N][N];
void dfs(int x, int y, int s){ //// s表示已经放上去的皇后个数
    if (s > n) return;
    if (y == n) y = 0, x ++ ; //处理边界问题
    if (x == n){ //// x==n说明已经枚举完n^2个位置了
        if (s == n)for (int i = 0; i < n; i ++ ) cout << g[i] << endl; //// s==n说明成功放上去了n个皇后
        cout << endl;
        return;
    }
    g[x][y] = '.';
    dfs(x, y + 1, s);
    if (!row[x] && !col[y] && !dg[x + y] && !udg[x - y + n]){
        row[x] = col[y] = dg[x + y] = udg[x - y + n] = true;
        g[x][y] = 'Q';
        dfs(x, y + 1, s + 1);
        g[x][y] = '.';
        row[x] = col[y] = dg[x + y] = udg[x - y + n] = false;
    }
}
int main(){
    cin >> n;
    dfs(0, 0, 0);
    return 0;
}

第二种ac代码

//(DFS按行枚举) 时间复杂度O(n!)
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int N = 20;
int n;
char g[N][N];
bool col[N], dg[N], udg[N];
void dfs(int u){
    if (u == n){ // u == n 表示已经搜了n行,故输出这条路径
        for (int i = 0; i < n; i ++ ) cout << g[i] << endl; 
        cout << endl;
        return;
    }
    //对n个位置按行搜索
    for (int i = 0; i < n; i ++ )
        // 剪枝(对于不满足要求的点,不再继续往下搜索)  
        // udg[n - u + i],+n是为了保证下标非负
        if (!col[i] && !dg[u + i] && !udg[n - u + i]){
            g[u][i] = 'Q';
            col[i] = dg[u + i] = udg[n - u + i] = true;
            dfs(u + 1);
            col[i] = dg[u + i] = udg[n - u + i] = false;
            g[u][i] = '.';
        }
}
int main(){
    cin >> n;
    for (int i = 0; i < n; i ++ )for (int j = 0; j < n; j ++ )g[i][j] = '.';
    dfs(0);
    return 0;
}