【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

Java深度学习库DJL实现Python的NumPy方式

《Java深度学习库DJL实现Python的NumPy方式》本文介绍了DJL库的背景和基本功能,包括NDArray的创建、数学运算、数据获取和设置等,同时,还展示了如何使用NDArray进行数据预处理... 目录1 NDArray 的背景介绍1.1 架构2 JavaDJL使用2.1 安装DJL2.2 基本操

最长公共子序列问题的深度分析与Java实现方式

《最长公共子序列问题的深度分析与Java实现方式》本文详细介绍了最长公共子序列(LCS)问题,包括其概念、暴力解法、动态规划解法,并提供了Java代码实现,暴力解法虽然简单,但在大数据处理中效率较低,... 目录最长公共子序列问题概述问题理解与示例分析暴力解法思路与示例代码动态规划解法DP 表的构建与意义动

linux进程D状态的解决思路分享

《linux进程D状态的解决思路分享》在Linux系统中,进程在内核模式下等待I/O完成时会进入不间断睡眠状态(D状态),这种状态下,进程无法通过普通方式被杀死,本文通过实验模拟了这种状态,并分析了如... 目录1. 问题描述2. 问题分析3. 实验模拟3.1 使用losetup创建一个卷作为pv的磁盘3.

Python利用PIL进行图片压缩

《Python利用PIL进行图片压缩》有时在发送一些文件如PPT、Word时,由于文件中的图片太大,导致文件也太大,无法发送,所以本文为大家介绍了Python中图片压缩的方法,需要的可以参考下... 有时在发送一些文件如PPT、Word时,由于文件中的图片太大,导致文件也太大,无法发送,所有可以对文件中的图

Java实现状态模式的示例代码

《Java实现状态模式的示例代码》状态模式是一种行为型设计模式,允许对象根据其内部状态改变行为,本文主要介绍了Java实现状态模式的示例代码,文中通过示例代码介绍的非常详细,需要的朋友们下面随着小编来... 目录一、简介1、定义2、状态模式的结构二、Java实现案例1、电灯开关状态案例2、番茄工作法状态案例

通过prometheus监控Tomcat运行状态的操作流程

《通过prometheus监控Tomcat运行状态的操作流程》文章介绍了如何安装和配置Tomcat,并使用Prometheus和TomcatExporter来监控Tomcat的运行状态,文章详细讲解了... 目录Tomcat安装配置以及prometheus监控Tomcat一. 安装并配置tomcat1、安装

Linux之进程状态&&进程优先级详解

《Linux之进程状态&&进程优先级详解》文章介绍了操作系统中进程的状态,包括运行状态、阻塞状态和挂起状态,并详细解释了Linux下进程的具体状态及其管理,此外,文章还讨论了进程的优先级、查看和修改进... 目录一、操作系统的进程状态1.1运行状态1.2阻塞状态1.3挂起二、linux下具体的状态三、进程的

Go中sync.Once源码的深度讲解

《Go中sync.Once源码的深度讲解》sync.Once是Go语言标准库中的一个同步原语,用于确保某个操作只执行一次,本文将从源码出发为大家详细介绍一下sync.Once的具体使用,x希望对大家有... 目录概念简单示例源码解读总结概念sync.Once是Go语言标准库中的一个同步原语,用于确保某个操

五大特性引领创新! 深度操作系统 deepin 25 Preview预览版发布

《五大特性引领创新!深度操作系统deepin25Preview预览版发布》今日,深度操作系统正式推出deepin25Preview版本,该版本集成了五大核心特性:磐石系统、全新DDE、Tr... 深度操作系统今日发布了 deepin 25 Preview,新版本囊括五大特性:磐石系统、全新 DDE、Tree

Node.js 中 http 模块的深度剖析与实战应用小结

《Node.js中http模块的深度剖析与实战应用小结》本文详细介绍了Node.js中的http模块,从创建HTTP服务器、处理请求与响应,到获取请求参数,每个环节都通过代码示例进行解析,旨在帮... 目录Node.js 中 http 模块的深度剖析与实战应用一、引言二、创建 HTTP 服务器:基石搭建(一