8皇后以及N皇后算法探究，回溯算法的JAVA实现，非递归，数据结构“栈”实现

接上一篇博客：

《8皇后以及N皇后算法探究，回溯算法的JAVA实现，递归方案》

是使用递归方法实现回溯算法的，在第一次使用二维矩阵的情况下，又做了一次改一维的优化

但是算法效率仍然差强人意，因为使用递归函数的缘故

下面提供另一种回溯算法的实现，使用数据结构”栈“来模拟，递归函数的手工实现，因为我们知道计算机在处理递归时的本质就是栈

时间复杂度是一样的，空间复杂度因为自定义了class，有所上升

经过测试其性能甚至低于上篇博客的递归实现

权当是使用数据结构”栈“，解决15皇后的代码如下：

 

package com.newflypig.eightqueen;

import java.util.Date;
import java.util.Stack;

/**
 * 使用数据结构“栈”，模拟递归函数
 * 实现非递归方案的回溯算法
 * @author newflydd@189.cn
 * Time: 2015年12月31日 下午6:13:05
 */
public class EightQueen3 {
    private static final short N=15;
    
    public static void main(String[] args){
        Date begin =new Date();
        
        long count=0;
        /**
         *  初始化栈和棋盘，并向栈中压入第一张初始化的棋盘
         */
        Stack<Chess> stack=new Stack<Chess>();
        short[] chessData=new short[N];
        for(short i=1;i<N;i++){
            chessData[i]=-1;        //初始化棋盘，所有行没有皇后，赋值-1
        }
        Chess initChess=new Chess(chessData);
        stack.push(initChess);
        
        //对栈进行操作，直到栈为空，程序计算完毕
        EMPTY:while(!stack.isEmpty()){
            /**
             * 访问出口处的棋盘，判断是否访问过
             * 如果没有访问过，访问标志改为true，构建下层数据
             * 如果访问过，尝试对此棋盘col++寻找此行的合法解
             * 寻找直至溢出边界，pop掉，在寻找过程中如果发现合法解：
             *         修改col，访问量状态恢复到false，跳出isEmpty循环去访问他
             */
            
            Chess chess=stack.peek();
            
            if(chess.visited){
                while(chess.moveCol()){
                    if( isSafety(chess) ){
                        chess.visited=false;
                        continue EMPTY;
                    }
                }
                stack.pop();
            }else{
                chess.visited=true;
                /**
                 * 构建下层数据：
                 * 构建栈顶元素的克隆，访问状态设为false
                 * row下移一层，如果溢出边界丢弃，这种情况不应该发生
                 * col:0->N寻找第一个合法解，如果row达到边界count+1，否则push进栈
                 */
                Chess chessTemp=chess.clone();
                if(chessTemp.moveRow()){
                    while(chessTemp.moveCol()){
                        if( isSafety(chessTemp) ){
                            if( chessTemp.currentRow==N-1 ){
                                count++;
                                continue;
                            }else{
                                stack.push(chessTemp);
                                continue EMPTY;
                            }
                        }
                    }
                }
                
            }
        }
        Date end =new Date();
        System.out.println("解决 " +N+ "皇后问题，用时：" +String.valueOf(end.getTime()-begin.getTime())+ "毫秒，计算结果："+count);
    }

    private static boolean isSafety(Chess chess) {
        // 判断中上、左上、右上是否安全
        short step = 1;
        for (short i =  (short) (chess.currentRow - 1); i >= 0; i--) {
            if (chess.chess[i] == chess.currentCol) // 中上
                return false;
            if (chess.chess[i] == chess.currentCol - step) // 左上
                return false;
            if (chess.chess[i] == chess.currentCol + step) // 右上
                return false;

            step++;
        }

        return true;
    }
}

class Chess implements Cloneable{
    public short[] chess;        //棋盘数据
    public short currentRow=0;    //当前行
    public short currentCol=0;        //当前列
    public boolean visited=false;    //是否访问过
    public Chess(short[] chess){
        this.chess=chess;
    }
    public boolean moveCol(){
        this.currentCol++;
        if(this.currentCol>=chess.length)
            return false;
        else{
            this.chess[currentRow]=currentCol;
            return true;
        }
    }
    public boolean moveRow(){
        this.currentRow++;
        if(this.currentRow>=chess.length)
            return false;
        else
            return true;
    }
    public Chess clone() {
        short[] chessData=this.chess.clone();
        Chess chess=new Chess(chessData);
        chess.currentCol=-1;
        chess.currentRow=this.currentRow;
        chess.visited=false;
        return chess;
    }
}

 

执行结果：

 

 

博主会继续思考其他算法优化方案，直至100秒跑16皇后，OK？