Nクイーン問題

この問題は、チェス盤でN人の女王の配置を見つけて、女王がボード上の他の女王を攻撃できないようにすることです。

チェスの女王は、水平、垂直、水平、斜めの方法であらゆる方向に攻撃できます。

バイナリマトリックスは、クイーンが他のクイーンを攻撃できないNクイーンの位置を表示するために使用されます。

入力と出力

Input:
The size of a chess board. Generally, it is 8. as (8 x 8 is the size of a normal chess board.)
Output:
The matrix that represents in which row and column the N Queens can be placed.
If the solution does not exist, it will return false.

1 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 1 0
0 0 0 0 1 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 1
0 1 0 0 0 0 0 0
0 0 0 1 0 0 0 0
0 0 0 0 0 1 0 0
0 0 1 0 0 0 0 0

In this output, the value 1 indicates the correct place for the queens.
The 0 denotes the blank spaces on the chess board.

アルゴリズム

isValid（board、row、col）

入力： チェス盤、板の列と列。

出力- クイーンを列に配置し、配置位置が有効かどうかにかかわらず、True。

Begin
   if there is a queen at the left of current col, then
      return false
   if there is a queen at the left upper diagonal, then
      return false
   if there is a queen at the left lower diagonal, then
      return false;
   return true //otherwise it is valid place
End

soleNQueen（board、col）

入力- チェス盤、女王が配置されようとしている列。

出力- クイーンが配置される位置マトリックス。

Begin
   if all columns are filled, then
      return true
   for each row of the board, do
      if isValid(board, i, col), then
         set queen at place (i, col) in the board
         if solveNQueen(board, col+1) = true, then
            return true
         otherwise remove queen from place (i, col) from board.
   done
   return false
End

例

#include<iostream>
using namespace std;
#define N 8

void printBoard(int board[N][N]) {
   for (int i = 0; i < N; i++) {
      for (int j = 0; j < N; j++)
         cout << board[i][j] << " ";
      cout << endl;
   }
}

bool isValid(int board[N][N], int row, int col) {
   for (int i = 0; i < col; i++)    //check whether there is queen in the left or not
      if (board[row][i])
         return false;
   for (int i=row, j=col; i>=0 && j>=0; i--, j--)
      if (board[i][j])       //check whether there is queen in the left upper diagonal or not
         return false;
   for (int i=row, j=col; j>=0 && i<N; i++, j--)
      if (board[i][j])      //check whether there is queen in the left lower diagonal or not
         return false;
   return true;
}

bool solveNQueen(int board[N][N], int col) {
   if (col >= N)           //when N queens are placed successfully
      return true;
   for (int i = 0; i < N; i++) {     //for each row, check placing of queen is possible or not
      if (isValid(board, i, col) ) {
         board[i][col] = 1;      //if validate, place the queen at place (i, col)
         if ( solveNQueen(board, col + 1))    //Go for the other columns recursively
            return true;
                   
         board[i][col] = 0;        //When no place is vacant remove that queen
      }
   }
   return false;       //when no possible order is found
}

bool checkSolution() {
   int board[N][N];
   for(int i = 0; i<N; i++)
      for(int j = 0; j<N; j++)
         board[i][j] = 0;      //set all elements to 0
               
   if ( solveNQueen(board, 0) == false ) {     //starting from 0th column
      cout << "Solution does not exist";
      return false;
   }
   printBoard(board);
   return true;
}

int main() {
   checkSolution();
}

出力

1 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 1 0
0 0 0 0 1 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 1
0 1 0 0 0 0 0 0
0 0 0 1 0 0 0 0
0 0 0 0 0 1 0 0
0 0 1 0 0 0 0 0