【回溯 状态压缩 深度优先】37. 解数独

2024-05-11 08:28

本文主要是介绍【回溯 状态压缩 深度优先】37. 解数独,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

本文涉及知识点

回溯 状态压缩 深度优先

LeetCode37. 解数独

编写一个程序,通过填充空格来解决数独问题。
数独的解法需 遵循如下规则:
数字 1-9 在每一行只能出现一次。
数字 1-9 在每一列只能出现一次。
数字 1-9 在每一个以粗实线分隔的 3x3 宫内只能出现一次。(请参考示例图)
数独部分空格内已填入了数字,空白格用 ‘.’ 表示。

示例 1:
输入:board = [[“5”,“3”,“.”,“.”,“7”,“.”,“.”,“.”,“.”],[“6”,“.”,“.”,“1”,“9”,“5”,“.”,“.”,“.”],[“.”,“9”,“8”,“.”,“.”,“.”,“.”,“6”,“.”],[“8”,“.”,“.”,“.”,“6”,“.”,“.”,“.”,“3”],[“4”,“.”,“.”,“8”,“.”,“3”,“.”,“.”,“1”],[“7”,“.”,“.”,“.”,“2”,“.”,“.”,“.”,“6”],[“.”,“6”,“.”,“.”,“.”,“.”,“2”,“8”,“.”],[“.”,“.”,“.”,“4”,“1”,“9”,“.”,“.”,“5”],[“.”,“.”,“.”,“.”,“8”,“.”,“.”,“7”,“9”]]
在这里插入图片描述

输出:[[“5”,“3”,“4”,“6”,“7”,“8”,“9”,“1”,“2”],[“6”,“7”,“2”,“1”,“9”,“5”,“3”,“4”,“8”],[“1”,“9”,“8”,“3”,“4”,“2”,“5”,“6”,“7”],[“8”,“5”,“9”,“7”,“6”,“1”,“4”,“2”,“3”],[“4”,“2”,“6”,“8”,“5”,“3”,“7”,“9”,“1”],[“7”,“1”,“3”,“9”,“2”,“4”,“8”,“5”,“6”],[“9”,“6”,“1”,“5”,“3”,“7”,“2”,“8”,“4”],[“2”,“8”,“7”,“4”,“1”,“9”,“6”,“3”,“5”],[“3”,“4”,“5”,“2”,“8”,“6”,“1”,“7”,“9”]]
解释:输入的数独如上图所示,唯一有效的解决方案如下所示:
提示:
在这里插入图片描述

board.length == 9
board[i].length == 9
board[i][j] 是一位数字或者 ‘.’
题目数据 保证 输入数独仅有一个解

回溯

vRow[i] 记录第i行可以选择那些数,vCol[i]和vCell类型。
vRow[i] & ( 1 << j) 表示第i行,可以选择数组j。
直接将选择结果修改到board上。
vector<tuple<int,int,int>> vSel。 i1,记录可以选择的数量,i2记录行号,i3记录列号。注意:只需要记录能修改的数组。 初始化结束后,对vSel排序。理论上:只有一种选择的先选快点。实际上几乎无影响。
用深度优先实现。Fill 函数填写某行某列,UnFill 恢复某行某列原装。
时间复杂度:不好计算。

代码

核心代码

class CBitCounts
{
public:CBitCounts(int iMaskCount){for (int i = 0; i < iMaskCount; i++){m_vCnt.emplace_back(bitcount(i));}}template<class T>static int bitcount(T x) {int countx = 0;while (x) {countx++;x &= (x - 1);}return countx;}vector<int> m_vCnt;
};class Solution {
public:void solveSudoku(vector<vector<char>>& board) {m_board = board;int mask = 0;for (int i = 1; i <= 9; i++) {mask |= (1 << i);}for (int i = 0; i < 9; i++) {m_rows[i] = m_cols[i] = m_cells[i] = mask;}for (int r = 0; r < 9; r++) {for (int c = 0; c < 9; c++) {if ('.' == board[r][c]) { continue; }Fill(r, c, board[r][c] - '0');}}vector<tuple<int, int, int,int>> vSel;for (int r = 0; r < 9; r++) {for (int c = 0; c < 9; c++) {if ('.' != board[r][c]) { continue; }int iCell = r / 3 * 3 + c / 3;int mask = m_rows[r] & m_cols[c] & m_cells[iCell];vSel.emplace_back(CBitCounts::bitcount(mask), r, c,iCell);}}sort(vSel.begin(), vSel.end());DFS(vSel, 0);board = m_board;}bool DFS(const vector<tuple<int, int, int,int>> vSel, int leve) {if (vSel.size() == leve) { return true; }const auto& [tmp, r, c, iCell] = vSel[leve];int mask = m_rows[r] & m_cols[c] & m_cells[iCell];for (int i = 1; i <= 9; i++) {if (mask & (1 << i)) {Fill(r, c, i);if (DFS(vSel, leve + 1)) { return true; }UnFill(r, c, i);}}return false;}void Fill (int r, int c, int val) {m_board[r][c] = val + '0';m_rows[r] &= ~(1 << val);m_cols[c] &= ~(1 << val);int iCell = r / 3 * 3 + c / 3;m_cells[iCell] &= ~(1 << val);};void UnFill(int r, int c, int val) {m_board[r][c] = '.';m_rows[r] |= (1 << val);m_cols[c] |= (1 << val);int iCell = r / 3 * 3 + c / 3;m_cells[iCell] |= (1 << val);};vector<vector<char>> m_board;int m_rows[9], m_cols[9], m_cells[9];
};

测试用例

template<class T>
void Assert(const vector<T>& v1, const vector<T>& v2)
{if (v1.size() != v2.size()){assert(false);return;}for (int i = 0; i < v1.size(); i++){assert(v1[i] == v2[i]);}
}template<class T>
void Assert(const T& t1, const T& t2)
{assert(t1 == t2);
}int main()
{vector<vector<char>> board;{Solution slu;board ={ {'5', '3', '.', '.', '7', '.', '.', '.', '.'}, { '6','.','.','1','9','5','.','.','.' }, { '.','9','8','.','.','.','.','6','.' }, { '8','.','.','.','6','.','.','.','3' }, { '4','.','.','8','.','3','.','.','1' }, { '7','.','.','.','2','.','.','.','6' }, { '.','6','.','.','.','.','2','8','.' }, { '.','.','.','4','1','9','.','.','5' }, { '.','.','.','.','8','.','.','7','9' }};slu.solveSudoku(board);vector<vector<char>> board1={ {'5', '3', '4', '6', '7', '8', '9', '1', '2'}, { '6','7','2','1','9','5','3','4','8' }, { '1','9','8','3','4','2','5','6','7' }, { '8','5','9','7','6','1','4','2','3' }, { '4','2','6','8','5','3','7','9','1' }, { '7','1','3','9','2','4','8','5','6' }, { '9','6','1','5','3','7','2','8','4' }, { '2','8','7','4','1','9','6','3','5' }, { '3','4','5','2','8','6','1','7','9' }};Assert(board1, board);}	
}

2023年5月代码

记录已经选择的数,这样初始化简单。用二维数组记录3 × \times × 3 网格的情况,减少计算网格号。

class Solution {
public:void solveSudoku(vector<vector<char>>& board) {memset(m_aRows, 0, sizeof(m_aRows));memset(m_aCols, 0, sizeof(m_aCols));memset(m_aBlock, 0, sizeof(m_aBlock));for (int r = 0; r < 9; r++){for (int c = 0; c < 9; c++){const char& ch = board[r][c];if ('.' == ch){m_vNeedDoRowCols.emplace_back(r, c);continue;}Add(r, c, ch - '1');}}dfs(board, 0);}bool dfs(vector<vector<char>>& board,int iLeve){if (m_vNeedDoRowCols.size() == iLeve){return true;}const int r = m_vNeedDoRowCols[iLeve].first;const int c = m_vNeedDoRowCols[iLeve].second;int iMask = m_aRows[r] | m_aCols[c] | m_aBlock[r/3][c/3];for (int i = 0; i < 9; i++){if (iMask & (1 << i)){continue;}Add(r, c, i);board[r][c] = '1' + i;if (dfs(board, iLeve + 1)){return true;}board[r][c] = '.';Erase(r, c, i);}return false;}void Add(int r, int c, int iNum){const int iMask = 1 << iNum;m_aRows[r] |= iMask;m_aCols[c] |= iMask;m_aBlock[r / 3][c / 3] |= iMask;}void Erase(int r, int c, int iNum){const int iMask = 1 << iNum;m_aRows[r] -= iMask;m_aCols[c] -= iMask;m_aBlock[r / 3][c / 3] -= iMask;}int m_aRows[9],m_aCols[9];int m_aBlock[3][3];vector<std::pair<int, int>> m_vNeedDoRowCols;
};

这篇关于【回溯 状态压缩 深度优先】37. 解数独的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/979014

相关文章

Linux中压缩、网络传输与系统监控工具的使用完整指南

《Linux中压缩、网络传输与系统监控工具的使用完整指南》在Linux系统管理中,压缩与传输工具是数据备份和远程协作的桥梁,而系统监控工具则是保障服务器稳定运行的眼睛,下面小编就来和大家详细介绍一下它... 目录引言一、压缩与解压:数据存储与传输的优化核心1. zip/unzip:通用压缩格式的便捷操作2.

深度解析Java DTO(最新推荐)

《深度解析JavaDTO(最新推荐)》DTO(DataTransferObject)是一种用于在不同层(如Controller层、Service层)之间传输数据的对象设计模式,其核心目的是封装数据,... 目录一、什么是DTO?DTO的核心特点:二、为什么需要DTO?(对比Entity)三、实际应用场景解析

深度解析Java项目中包和包之间的联系

《深度解析Java项目中包和包之间的联系》文章浏览阅读850次,点赞13次,收藏8次。本文详细介绍了Java分层架构中的几个关键包:DTO、Controller、Service和Mapper。_jav... 目录前言一、各大包1.DTO1.1、DTO的核心用途1.2. DTO与实体类(Entity)的区别1

深度解析Python装饰器常见用法与进阶技巧

《深度解析Python装饰器常见用法与进阶技巧》Python装饰器(Decorator)是提升代码可读性与复用性的强大工具,本文将深入解析Python装饰器的原理,常见用法,进阶技巧与最佳实践,希望可... 目录装饰器的基本原理函数装饰器的常见用法带参数的装饰器类装饰器与方法装饰器装饰器的嵌套与组合进阶技巧

深度解析Spring Boot拦截器Interceptor与过滤器Filter的区别与实战指南

《深度解析SpringBoot拦截器Interceptor与过滤器Filter的区别与实战指南》本文深度解析SpringBoot中拦截器与过滤器的区别,涵盖执行顺序、依赖关系、异常处理等核心差异,并... 目录Spring Boot拦截器(Interceptor)与过滤器(Filter)深度解析:区别、实现

深度解析Spring AOP @Aspect 原理、实战与最佳实践教程

《深度解析SpringAOP@Aspect原理、实战与最佳实践教程》文章系统讲解了SpringAOP核心概念、实现方式及原理,涵盖横切关注点分离、代理机制(JDK/CGLIB)、切入点类型、性能... 目录1. @ASPect 核心概念1.1 AOP 编程范式1.2 @Aspect 关键特性2. 完整代码实

SpringBoot开发中十大常见陷阱深度解析与避坑指南

《SpringBoot开发中十大常见陷阱深度解析与避坑指南》在SpringBoot的开发过程中,即使是经验丰富的开发者也难免会遇到各种棘手的问题,本文将针对SpringBoot开发中十大常见的“坑... 目录引言一、配置总出错?是不是同时用了.properties和.yml?二、换个位置配置就失效?搞清楚加

Python中文件读取操作漏洞深度解析与防护指南

《Python中文件读取操作漏洞深度解析与防护指南》在Web应用开发中,文件操作是最基础也最危险的功能之一,这篇文章将全面剖析Python环境中常见的文件读取漏洞类型,成因及防护方案,感兴趣的小伙伴可... 目录引言一、静态资源处理中的路径穿越漏洞1.1 典型漏洞场景1.2 os.path.join()的陷

IIS 7.0 及更高版本中的 FTP 状态代码

《IIS7.0及更高版本中的FTP状态代码》本文介绍IIS7.0中的FTP状态代码,方便大家在使用iis中发现ftp的问题... 简介尝试使用 FTP 访问运行 Internet Information Services (IIS) 7.0 或更高版本的服务器上的内容时,IIS 将返回指示响应状态的数字代

SpringBoot实现文件记录日志及日志文件自动归档和压缩

《SpringBoot实现文件记录日志及日志文件自动归档和压缩》Logback是Java日志框架,通过Logger收集日志并经Appender输出至控制台、文件等,SpringBoot配置logbac... 目录1、什么是Logback2、SpringBoot实现文件记录日志,日志文件自动归档和压缩2.1、