打靶(递归算法) | 八皇后(回溯算法)
面试例题1：一个射击运动员打靶，靶一共有10环，连开10枪打中90环的可能性有多少种？请用递归算法编程实现。[中国某著名通信企业H面试题]
解析：靶上一共有10种可能——1环到10环，还有可能脱靶，那就是0环，加在一起共11种可能。这是一道考循环和递归的面试题。我们在这个程序中将利用递归的办法实现打靶所有可能的演示，并计算出结果。读者会问，难道一定要使用递归？当然不是。我们也可以连续用10个循环语句来表示程序，代码如下：
for (i1=0;i1<=10;i1++)
{
for (i2=0;i2<=10;i2++)
{
for (i3=0;i3<=10;i3++)
{
......
for (i10=0;i10<=10;i10++)
{
if(i1+i2+i3+...+i10=90)
Print();
}
......
}
}
}
但是，上面的循环程序虽然解决了问题，但时间复杂度和空间复杂度无疑是很高的。比较好的办法当然是采用递归的方式，事实上公司也就是这么设计的。递归的条件由以下4步完成：
（1）如果出现这种情况，即便后面每枪都打10环也无法打够总环数90，在这种情况下就不用再打了，则退出递归。代码如下：
if(score < 0 || score > (num+1)*10 ) //次数num为0～9
{
return;
}
（2）如果满足条件且打到最后一次（因为必须打10次），代码如下：
if(num == 0)
{
store2[num] = score;
Output( store2);
return;
}
（3）如果没有出现以上两种情况则执行递归，代码如下：
for(int i = 0; i <= 10; ++i)
{
//这里实际上为了方便把顺序倒了过来，store2[9]是第1回
//store2[8]是第2回……store2[0]是第10回
store2[num] = i;
Cumput(score - i, num - 1,store2);
}
（4）打印函数，符合要求的则把它打印出来。代码如下：
public static void Output(int[] store2)
{
for(int i = 9; i>=0; --i)
{
Console.Write(" {0}",store2[i]);
}
Console.WriteLine();
sum++;
}
答案：
用C#编写的完整代码如下：
using System ;
public class M
{
//public static int[] store;
//相当于设置了全局变量
//这个全局变量sum是包含在M类中的
public static int sum;
public M()
{
int sum =0;
// int[] store = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,0};
}
//打印函数
//符合要求的则把它打印出来
public static void Output(int[] store2)
{
for(int i = 9; i>=0; --i)
{
Console.Write(" {0}",store2[i]);
}
Console.WriteLine();
sum++;
}
//计算总数，返回sum值
public static int sum2()
{
return sum;
}
public static void Cumput(int score, int num, int[] store2 )
{
//如果总的成绩超过了90环（也就是score<0），或者如果剩下要打靶
//的成绩大于10环乘以剩下要打的次数，也就是说即便后面的都打10环
//也无法打够次数，则退出递归
if(score < 0 || score > (num+1)*10 ) //次数num为0～9
{
return;
}
//如果满足条件且达到最后一层
if(num == 0)
{
store2[num] = score;
Output( store2);
return;
}
for(int i = 0; i <= 10; ++i)
{
store2[num] = i;
Cumput(score - i, num - 1,store2);
}
//Console.Write(" {0}",store2[5]);
}
}
public class myApp
{
public static void
{
int[] store;
store = new int[10];
int sum = 0;
//int a=90;
//int b=9;
//Output();
M.Cumput(90,9,store);
sum = M.sum2();
//M.Cumput2(a,b,store);
//Console.Write(" {0}",store[3]);
//cout<<"总数:"<<sum<<endl;
Console.Write(" 总数: {0}",sum);
}
}
程序结果一共有92 378种可能。
也可以用C++编写，代码如下：
#include <iostream>
using namespace std;
int sum;
int store[10];
void Output()
{
for(int i = 9; i>=0; --i)
{
cout<<store[i]<<" ";
}
cout<<endl;
++sum;
}
void Cumput(int score, int num)
{
if(score < 0 || score > (num+1)*10 ) //次数num为0～9
return;
if(num == 0)
{
store[num] = score;
Output();
return;
}
for(int i = 0; i <= 10; ++i)
{
store[num] = i;
Cumput(score - i, num - 1);
}
}
int main(int argc, char* argv[])
{
Cumput(90, 9);
cout<<"总数:"<<sum<<endl;
return 0;
}
面试例题2：八皇后问题是一个古老而著名的问题，是回溯算法的典型例题。该问题是19世纪著名的数学家高斯1850年提出：在8×8格的国际象棋盘上摆放8个皇后，使其不能互相攻击，即任意两个皇后都不能处于同一行、同一列或同一斜线上，问有多少种摆法。[英国某著名计算机图形图像公司面试题]
解析：递归实现n皇后问题。
算法分析：
数组a、b、c分别用来标记冲突，a数组代表列冲突，从a[0]~a[7]代表第0列到第7列。如果某列上已经有皇后，则为1，否则为0。
数组b代表主对角线冲突，为b[i-j+7]，即从b[0]~b[14]。如果某条主对角线上已经有皇后，则为1，否则为0。
数组c代表从对角线冲突，为c[i+j]，即从c[0]~c[14]。如果某条从对角线上已经有皇后，则为1，否则为0。
代码如下：
#include <stdio.h>
static char Queen[8][8];
static int a[8];
static int b[15];
static int c[15];
static int iQueenNum=0; //记录总的棋盘状态数
void qu(int i); //参数i代表行
int main()
{
int iLine,iColumn;
//棋盘初始化，空格为*，放置皇后的地方为@
for(iLine=0;iLine<8;iLine++)
{
a[iLine]=0; //列标记初始化，表示无列冲突
for(iColumn=0;iColumn<8;iColumn++)
Queen[iLine][iColumn]='*';
}
//主、从对角线标记初始化，表示没有冲突
for(iLine=0;iLine<15;iLine++)
b[iLine]=c[iLine]=0;
qu(0);
return 0;
}
void qu(int i)
{
int iColumn;
for(iColumn=0;iColumn<8;iColumn++)
{
if(a[iColumn]==0&&b[i-iColumn+7]==0&&c[i+iColumn]==0)
//如果无冲突
{
Queen[i][iColumn]='@'; //放皇后
a[iColumn]=1; //标记，下一次该列上不能放皇后
b[i-iColumn+7]=1; //标记，下一次该主对角线上不能放皇后
c[i+iColumn]=1; //标记，下一次该从对角线上不能放皇后
if(i<7) qu(i+1); //如果行还没有遍历完，进入下一行
else //否则输出
{
//输出棋盘状态
int iLine,iColumn;
printf("第%d种状态为：\n",++iQueenNum);
for(iLine=0;iLine<8;iLine++)
{
for(iColumn=0;iColumn<8;iColumn++)
printf("%c ",Queen[iLine][iColumn]);
printf("\n");
}
printf("\n\n");
}
//如果前次的皇后放置导致后面的放置无论如何都不能满足要求，则回溯，重置
Queen[i][iColumn]='*';
a[iColumn]=0;
b[i-iColumn+7]=0;
c[i+iColumn]=0;
}
}
}
