python實(shí)現(xiàn)解數(shù)獨(dú)程序代碼
偶然發(fā)現(xiàn)linux系統(tǒng)附帶的一個(gè)數(shù)獨(dú)游戲,打開(kāi)玩了幾把。無(wú)奈是個(gè)數(shù)獨(dú)菜鳥(niǎo),以前沒(méi)玩過(guò),根本就走不出幾步就一團(tuán)漿糊了。
于是就打算借助計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大運(yùn)算力來(lái)暴力解數(shù)獨(dú),還是很有樂(lè)趣的。
下面就記錄一下我寫(xiě)解數(shù)獨(dú)程序的一些思路和心得。
一.數(shù)獨(dú)游戲的基本解決方法
編程籠統(tǒng)的來(lái)說(shuō),就是個(gè)方法論。不論什么程序,都必須將問(wèn)題的解決過(guò)程分解成計(jì)算機(jī)可以實(shí)現(xiàn)的若干個(gè)簡(jiǎn)單方法。俗話說(shuō),大道至簡(jiǎn)。對(duì)于只能明白0和1的計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō),就更需要細(xì)分步驟,一步一步的解決問(wèn)題了。
首先來(lái)思考一下解數(shù)獨(dú)的基本概念。
數(shù)獨(dú)橫九豎九共八十一個(gè)格子,同時(shí)又分為9個(gè)九宮格。規(guī)則很簡(jiǎn)單——需要每一個(gè)格中的數(shù)字,都保證與其所在橫排和豎排以及九宮格內(nèi)無(wú)相同數(shù)字。
所以我們的大概思路就是,從第一個(gè)空格開(kāi)始試著填數(shù),從 1 開(kāi)始填,如果 1 不滿足橫排豎排九宮格無(wú)重復(fù)的話,就再填入 2 ,以此類(lèi)推,直到填入一個(gè)暫時(shí)滿足規(guī)則的數(shù),中斷此格,移動(dòng)到下一個(gè)空格重復(fù)這個(gè)過(guò)程。
如果到達(dá)某個(gè)空格發(fā)現(xiàn)已經(jīng)無(wú)數(shù)可選了,說(shuō)明前面某一格填錯(cuò)了,那就返回上一格,從上一格的中斷處繼續(xù)往 9 嘗試,直到這樣回朔到填錯(cuò)的那一格。
這樣的話,我們就可以整理出重要的步驟了:
•尋找到下一個(gè)空格
•輪流填入格中數(shù)字 1 到 9
•遞歸判斷填入數(shù)是否符合規(guī)則
二.程序
首先測(cè)試數(shù)獨(dú)使用的是芬蘭數(shù)學(xué)家因卡拉花費(fèi)3個(gè)月時(shí)間設(shè)計(jì)出的世界上迄今難度最大的數(shù)獨(dú)。如下
將空格用 0 表示,同時(shí)將數(shù)獨(dú)表示成嵌套的列表,這樣每格的行數(shù)和列數(shù)就正好是列表中每個(gè)對(duì)應(yīng)數(shù)的索引。
程序如下:
#coding=utf-8 import datetime class solution(object): def __init__(self,board): self.b = board self.t = 0 def check(self,x,y,value):#檢查每行每列及每宮是否有相同項(xiàng) for row_item in self.b[x]: if row_item == value: return False for row_all in self.b: if row_all[y] == value: return False row,col=x/3*3,y/3*3 row3col3=self.b[row][col:col+3]+self.b[row+1][col:col+3]+self.b[row+2][col:col+3] for row3col3_item in row3col3: if row3col3_item == value: return False return True def get_next(self,x,y):#得到下一個(gè)未填項(xiàng) for next_soulu in range(y+1,9): if self.b[x][next_soulu] == 0: return x,next_soulu for row_n in range(x+1,9): for col_n in range(0,9): if self.b[row_n][col_n] == 0: return row_n,col_n return -1,-1 #若無(wú)下一個(gè)未填項(xiàng),返回-1 def try_it(self,x,y):#主循環(huán) if self.b[x][y] == 0: for i in range(1,10):#從1到9嘗試 self.t+=1 if self.check(x,y,i):#符合 行列宮均無(wú)條件 的 self.b[x][y]=i #將符合條件的填入0格 next_x,next_y=self.get_next(x,y)#得到下一個(gè)0格 if next_x == -1: #如果無(wú)下一個(gè)0格 return True #返回True else: #如果有下一個(gè)0格,遞歸判斷下一個(gè)0格直到填滿數(shù)獨(dú) end=self.try_it(next_x,next_y) if not end: #在遞歸過(guò)程中存在不符合條件的,即 使try_it函數(shù)返回None的項(xiàng) self.b[x][y] = 0 #回朔到上一層繼續(xù) else: return True def start(self): begin = datetime.datetime.now() if self.b[0][0] == 0: self.try_it(0,0) else: x,y=self.get_next(0,0) self.try_it(x,y) for i in self.b: print i end = datetime.datetime.now() print '\ncost time:', end - begin print 'times:',self.t return s=solution([[8,0,0,0,0,0,0,0,0], [0,0,3,6,0,0,0,0,0], [0,7,0,0,9,0,2,0,0], [0,5,0,0,0,7,0,0,0], [0,0,0,8,4,5,7,0,0], [0,0,0,1,0,0,0,3,0], [0,0,1,0,0,0,0,6,8], [0,0,8,5,0,0,0,1,0], [0,9,0,0,0,0,4,0,0]]) 73 s.start()
值得注意的是使用的遞歸判斷能夠很巧妙的在走錯(cuò)分支時(shí)回朔到上一層。具體實(shí)現(xiàn)是通過(guò) for 循環(huán)來(lái)從 1 到 9 不斷填入數(shù)字同時(shí)達(dá)到記錄中斷點(diǎn)的作用。通過(guò)下一層的返回值來(lái)確定是否回朔。
程序輸出如下:
[8, 1, 2, 7, 5, 3, 6, 4, 9] [9, 4, 3, 6, 8, 2, 1, 7, 5] [6, 7, 5, 4, 9, 1, 2, 8, 3] [1, 5, 4, 2, 3, 7, 8, 9, 6] [3, 6, 9, 8, 4, 5, 7, 2, 1] [2, 8, 7, 1, 6, 9, 5, 3, 4] [5, 2, 1, 9, 7, 4, 3, 6, 8] [4, 3, 8, 5, 2, 6, 9, 1, 7] [7, 9, 6, 3, 1, 8, 4, 5, 2] cost time: 0:00:00.060687 times: 45360
可以看到程序雖然運(yùn)算次數(shù)比較多,但是速度還是很快的。
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