回忆
八皇后问题,我心底放了多年的痛。还记得08年在西电上补习班,大神讲师三五句话就说完了八皇后问题,黑板上涂涂画画就讲完了算法原理。然而我,坐在下面一脸懵逼,很尴尬。被嘲讽是必然的。。。。
恰好昨天写动态规划,又想起了这个问题。干脆来实现下
直接上naive方法
逐行扫描,对于第i (0 <= i <= N-1)行,根据历史路径$histories(是一个(x,y)坐标集合,0 < = x <i, 0 <= y <= N-1)来生成当前行可用列$availables。
- history中已经使用过的列y,不能再用
- history中的(x,y)点,和当前(i,j), 0 <= i < = N-1,存在这样的关系:dist=i-x, (i,j) = (x+dist,y+dist), 或者(i,j) = (x-dist,y+dist),则说明当前j列位置不可用,因为他和之前的点在同一斜线上。
<?php
const N = 12;
$count = 0;
function printHistory($row, $histories){
echo "==========n==========\n";
foreach($histories as $history){
echo "($history[0], $history[1])\n";
}
echo "\n\n";
}
function solve1($histories, $row){
global $count;
$count += 1;
if($row < N){
$sum = 0;
// 计算availabled的列
$available = [];
for($i = 0; $i < N; $i ++) {
$available[$i] = true;
}
foreach($histories as $history){ // $history = [$row, $col]
$available[$history[1]] = false; // 相同列无效
//对角线位置 : (i,j) => (x-k,j+k), (x+k,y+k)
$dist = $row - $history[0];
if($history[1]-$dist >= 0){
$available[$history[1]-$dist] = false;
}
if($history[1]+$dist < N){
$available[$history[1]+$dist] = false;
}
}
foreach($available as $col => $state){
if($state){
$newhistories = $histories;
$newhistories[] = [$row, $col];
$sum += solve1($newhistories, $row+1);
}
}
return $sum;
}else{
//printHistory($row, $histories);
return 1;
}
}
function test($func){
global $count;
global $table;
$count = 0;
$table = [];
$start = microtime(true);
$quantity = $func([], 0);
$end = microtime(true);
echo "N=" . N . "\n";
echo "===============$func ()=======================\n";
printf("运行时间: %.8fs\n", ($end - $start));
echo "gene函数执行次数: " . $count . "\n";
echo "numOfPath: " . $quantity . "\n";
}
ini_set('xdebug.max_nesting_level', 20000);
test("solve1");
?>
N = 8 执行结果
λ php alg.php
N=8
===============solve1 ()=======================
运行时间: 0.02169299s
gene函数执行次数: 2057
numOfPath: 92
N = 10 执行结果
C:\Users\shyandsy\Desktop
λ php alg.php
N=10
===============solve1 ()=======================
运行时间: 0.47283602s
gene函数执行次数: 35539
numOfPath: 724
N = 12 执行结果
λ php alg.php
N=12
===============solve1 ()=======================
运行时间: 13.21247697s
gene函数执行次数: 856189
numOfPath: 14200
算法分析
对于每一行,有t(0 <= t <= N-1)中选择,有N行。是一个N叉数遍历问题。
所以,这是个O(n^n)复杂度的算法
算法优化
假设前三步存在两种走法,
- (0,0) (1,2) (2,4) ....
- (0,2) (1,0) (2,4) ....
这两种走法,都占用了0,2,4列