leetcode-51. N 皇后
深度优先搜索(dfs)
回溯算法
题目详情
n 皇后问题 研究的是如何将 n
个皇后放置在n×n
的棋盘上,并且使皇后彼此之间不能相互攻击。
给你一个整数 n
,返回所有不同的 n 皇后问题 的解决方案。
每一种解法包含一个不同的 n 皇后问题 的棋子放置方案,该方案中'Q' 和 '.'
分别代表了皇后和空位。
示例1:
输入:n = 4
输出:[[".Q..","...Q","Q...","..Q."],["..Q.","Q...","...Q",".Q.."]]
解释:如上图所示,4 皇后问题存在两个不同的解法。
示例2:
输入:n = 1
输出:[["Q"]]
这道题其实就是逐行遍历,每一行的每一个位置尝试放置,如果此列(上下),左上角,右上角没有Q,则满足条件
易理解代码:
copy自代码随想录
class Solution {
private:
vector<vector<string>> result;
// n 为输入的棋盘大小
// row 是当前递归到棋盘的第几行了
void backtracking(int n, int row, vector<string>& chessboard) {
if (row == n) {
result.push_back(chessboard);
return;
}
for (int 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
}
}
}
bool isValid(int row, int col, vector<string>& chessboard, int n) {
int count = 0;
// 检查列
for (int 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 (int 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(int i = row - 1, j = col + 1; i >= 0 && j < n; i--, j++) {
if (chessboard[i][j] == 'Q') {
return false;
}
}
return true;
}
public:
vector<vector<string>> solveNQueens(int n) {
result.clear();
std::vector<std::string> chessboard(n, std::string(n, '.'));
backtracking(n, 0, chessboard);
return result;
}
};
另一种更简洁代码:
//这里起初我没理解的是为什么bool型vector ldiag和rdiag能验证对角线
//看了上面的文字解释就知道了,主对角线上的每一个点的行号-列号值是固定的(验证左上角)
//副对角线上每一个点的行号+列号是固定的(验证右上角)
//但是为什么是n-row+i-1,因为row-i可能为负数,vector下标不能为负数,所以要转正
//即为n-1-(row-i) == n-row+i-1,也是固定的
class Solution
{
public:
void backtracking(vector<vector<string>> &ans, vector <string> &board, vector<bool> &column, vector<bool> &ldiag, vector<bool> &rdiag, int row, int n)
{
if(row == n) //摆完了,即一组满足条件的解
{
ans.push_back(board);
return;
}
for(int i = 0;i < n; ++i) //
{ //纵列 左上角 右上角
if(column[i] || ldiag[n-row+i-1] || rdiag[row+i]) //有一个不满足则不能摆放在这里
continue;
board[row][i] = 'Q'; //摆上
column[i] = ldiag[n-row+i-1] = rdiag[row+i] = true; //这个点的三元素(纵列,左右上角)置true
backtracking(ans, board, column, ldiag, rdiag, row+1, n); //继续dfs下一行
board [row][i] = '.'; //回溯,将Q挪走
column[i] = ldiag[n-row+i-1] = rdiag[row+i] = false; //三元素移除
}
}
vector<vector<string>> solveNQueens(int n)
{
vector<vector<string>> ans;
if (n == 0)
return ans;
vector<string> board(n, string(n,'.'));
vector<bool> column(n, false), ldiag(2*n-1, false), rdiag(2*n-1, false); //这里构造大小 因为row+i最大值是2n-1(row:0->n i:0->n-1)
backtracking(ans, board, column, ldiag, rdiag, 0, n); //注意这里为什么从0开始,因为如果从1开始,一皇后就直接push'.'了(可以试一下)
return ans;
}
};
难想!但是效率高多了
涉及知识点:
1.深度优先搜索(dfs)
深度优先搜索(depth-first seach,DFS)在搜索到一个新的节点时,立即对该新节点进行遍历;因此遍历需要用先入后出的栈来实现,也可以通过与栈等价的递归来实现。对于树结构而言,由于总是对新节点调用遍历,因此看起来是向着“深”的方向前进。
2.回溯法
回溯法(backtracking)是优先搜索的一种特殊情况,又称为试探法,常用于需要记录节点状
态的深度优先搜索。通常来说,排列、组合、选择类问题使用回溯法比较方便。
顾名思义,回溯法的核心是回溯。在搜索到某一节点的时候,如果我们发现目前的节点(及
其子节点)并不是需求目标时,我们回退到原来的节点继续搜索,并且把在目前节点修改的状态
还原。这样的好处是我们可以始终只对图的总状态进行修改,而非每次遍历时新建一个图来储存
状态。在具体的写法上,它与普通的深度优先搜索一样,都有 [修改当前节点状态]→[递归子节
点] 的步骤,只是多了回溯的步骤,变成了 [修改当前节点状态]→[递归子节点]→[回改当前节点
状态]。
【推荐】国内首个AI IDE,深度理解中文开发场景,立即下载体验Trae
【推荐】编程新体验,更懂你的AI,立即体验豆包MarsCode编程助手
【推荐】抖音旗下AI助手豆包,你的智能百科全书,全免费不限次数
【推荐】轻量又高性能的 SSH 工具 IShell:AI 加持,快人一步
· 【自荐】一款简洁、开源的在线白板工具 Drawnix
· 没有Manus邀请码?试试免邀请码的MGX或者开源的OpenManus吧
· 无需6万激活码!GitHub神秘组织3小时极速复刻Manus,手把手教你使用OpenManus搭建本
· C#/.NET/.NET Core优秀项目和框架2025年2月简报
· DeepSeek在M芯片Mac上本地化部署