题目二:
解题思路:
首先来看一下皇后们的约束条件:
- 不能同行
- 不能同列
- 不能同斜线
确定完约束条件,来看看究竟要怎么去搜索皇后们的位置,其实搜索皇后的位置,可以抽象为一棵树。
下面我用一个 3 * 3 的棋盘,将搜索过程抽象为一棵树,如图:
从图中,可以看出,二维矩阵中矩阵的高就是这棵树的高度,矩阵的宽就是树形结构中每一个节点的宽度。
那么我们用皇后们的约束条件,来回溯搜索这棵树,只要搜索到了树的叶子节点,说明就找到了皇后们的合理位置了。
回溯三部曲
按照我总结的如下回溯模板,我们来依次分析:
var backtracking = (参数) => {
if (终止条件) {
存放结果;
return;
}
for (选择:本层集合中元素(树中节点孩子的数量就是集合的大小)) {
处理节点;
backtracking(路径,选择列表); // 递归
回溯,撤销处理结果
}
}
- 递归函数参数
依然是定义全局变量二维数组result来记录最终结果。
参数n是棋盘的大小,然后用row来记录当前遍历到棋盘的第几层了。
代码如下:
let result = [];
var backtracking = (n, row, chessboard) => {}
- 递归终止条件
在如下树形结构中:
可以看出,当递归到棋盘最底层(也就是叶子节点)的时候,就可以收集结果并返回了。
代码如下:
if (row == n) {
result.push(chessboard);
return;
}
- 单层搜索的逻辑
递归深度就是row控制棋盘的行,每一层里for循环的col控制棋盘的列,一行一列,确定了放置皇后的位置。
每次都是要从新的一行的起始位置开始搜,所以都是从0开始。
代码如下:
for (let col = 0; col < n; col++) {
if (isValid(row, col, chessboard, n)) { // 验证合法就可以放
chessboard[row][col] = 'Q'; // 放置皇后
backtracking(n, row + 1, chessboard);
chessboard[row][col] = '.'; // 回溯,撤销皇后
}
}
- 验证棋盘是否合法
按照如下标准去重:
- 不能同行
- 不能同列
- 不能同斜线 (45度和135度角)
代码如下:
var isValid = (row, col, chessboard, n) => {
// 检查列
for (let i = 0; i < row; i++) { // 这是一个剪枝
if (chessboard[i][col] == 'Q') {
return false;
}
}
// 检查 45度角是否有皇后
for (let i = row - 1, j = col - 1; i >=0 && j >= 0; i--, j--) {
if (chessboard[i][j] == 'Q') {
return false;
}
}
// 检查 135度角是否有皇后
for(let i = row - 1, j = col + 1; i >= 0 && j < n; i--, j++) {
if (chessboard[i][j] == 'Q') {
return false;
}
}
return true;
}
在这份代码中,细心的同学可以发现为什么没有在同行进行检查呢?
因为在单层搜索的过程中,每一层递归,只会选for循环(也就是同一行)里的一个元素,所以不用去重了。
完整JS代码:
var solveNQueens = function(n) {
function isValid(row, col, chessBoard, n) {
// 检查列
for(let i = 0; i < row; i++) {
if(chessBoard[i][col] === 'Q') {
return false
}
}
// 检查 45度角是否有皇后
for(let i = row - 1, j = col - 1; i >= 0 && j >= 0; i--, j--) {
if(chessBoard[i][j] === 'Q') {
return false
}
}
// 检查 135度角是否有皇后
for(let i = row - 1, j = col + 1; i >= 0 && j < n; i--, j++) {
if(chessBoard[i][j] === 'Q') {
return false
}
}
return true
}
function transformChessBoard(chessBoard) {
let chessBoardBack = []
chessBoard.forEach(row => {
let rowStr = ''
row.forEach(value => {
rowStr += value
})
chessBoardBack.push(rowStr)
})
return chessBoardBack
}
let result = []
function backtracing(row,chessBoard) {
if(row === n) {
result.push(transformChessBoard(chessBoard))
return
}
for(let col = 0; col < n; col++) {
if(isValid(row, col, chessBoard, n)) {
chessBoard[row][col] = 'Q'
backtracing(row + 1,chessBoard)
chessBoard[row][col] = '.'
}
}
}
let chessBoard = new Array(n).fill([]).map(() => new Array(n).fill('.'))
backtracing(0,chessBoard)
return result
};