题目:给定一个九行九列矩阵,填充矩阵元素,要求:
1、每一行每一列,每个小九宫格(图片画粗的地方就是)不能包含相同元素
2、每一行,每一列,每个小九宫格均会完整出现1-9的数字
思路:DFS回溯填充数字,一行一行填充,当填充到第十行说明填充成功,每填充一个位置,都需要用"istrue"函数验证一下该位置是否合法(需要判断每一行,每一列,每个小九宫格是否包含了相同元素,唯一难点就是判断当前填充位置的小九宫格起点位置)
//分治回溯 回溯的应用 之 数独问题 /* 判断填入的数据是否满足条件 一行中没有相同的 并且 一列中没有相同的 并且 当前方格所在的子方块中没有相同的 虽然数独问题只有一个解 但是我们解决数独问题时 是向多个解的方向去求解的 */ public class SudoKu { //表示第count个解 private static int count = 0; //表示存放数独数据的矩阵容器 private static int[][] board= new int[9][9]; public static void main(String[] args) throws IOException { readFile("SudoKu_data"); //读取数独文件 solve(0, 0); //向数独矩阵中添加元素 } //向数独矩阵中添加元素 /* 向下一个位置递归的 列的更新为:col=(col+1)%9 行的更新:更新行必须将col递归到当前行的末尾时才能更新 更新为:row=row+(col+1)/9 先判断递归临界条件 当行row递归到9时 则表示已经出现了一个解了 否则判断指定位置(row,col)是否已经有数字了 如果已经有数字了 直接跳过当前位置 向下一个位置继续递归即可 否则 循环数字1-9 判断指定位置能够填入的数字(1-9中的哪个数字) 将其填入 再向下一个位置继续递归即可 当一种填法行不通时 必须要将当前位置填入的数字清空后 再向上回溯 */ private static void solve(int row, int col) { if(row == 9){ //判断递归临界条件 count++; System.out.println("第" + count + "个解"); printBoard(); }else{ //如果当前位置没有数字 if(board[row][col] == 0){ //就要填入1-9中满足条件的数字 for(int num = 1; num <= 9; num++){ //判断当前位置要填入的数字 是否满足条件 /*条件:一行中没有与要填入的数字num相同的 并且 一列中没有与要填入的数字num相同的 并且 当前方格所在的子方块中没有与要填入的数字num相同的 */ if(!isExist(row, col, num)){ //将满足条件的数字填入到指定位置 board[row][col] = num; //向下递归 解决下一个格子 solve(row + (col + 1) / 9, (col + 1) % 9); } board[row][col] = 0; //如果此处没解 必须清零此处的数字 } }else{ //已经存在一个已知数字 直接跳过去解决下一个格子 solve(row + (col + 1) / 9, (col + 1) % 9); } } } /*判断当前位置要填入的数字 是否满足条件 如果指定范围中包含要添加的数字 则返回true 若没有包含 表示可以将数字添加到指定方格中 返回false */ private static boolean isExist(int row, int col, int num) { //同一行中是否包含指定元素num for(int c = 0; c < 9; c++){ if(board[row][c] == num){ return true; } } //同一列中是否包含指定元素num for(int r = 0; r < 9; r++){ if(board[r][col] == num){ return true; } } //在子方格(九宫格)中是否包含指定元素num 若总共是9*9 则就有九个3*3的子方格 int rowMin = 0; //子方格中最小行的编号,默认值为0 int colMin = 0; //子方格中最小列的编号,默认值为0 int rowMax = 0; //子方格中最大行的编号,默认值为0 int colMax = 0; //子方格中最大列的编号,默认值为0 //设置子方格中的最小行,最小列,最大行,最大列的值 即子方格的行 列范围 if(row >= 0 && row <= 2){ rowMin = 0; rowMax = 2; } if(row >= 3 && row <= 5){ rowMin = 3; rowMax = 5; } if(row >= 6 && row <= 8){ rowMin = 6; rowMax = 8; } if(col >= 0 && col <= 2){ colMin = 0; colMax = 2; } if(col >= 3 && col <= 5){ colMin = 3; colMax = 5; } if(col >= 6 && col <= 8){ colMin = 6; colMax = 8; } //遍历子方格 判断其中是否包含指定元素num for(int r = rowMin; r <= rowMax; r++){ for(int c = colMin; c < colMax; c++){ if(board[r][c] == num){ return true; } } } //若以上条件都不满足 则返回false 表示指定位置可以填入数字 return false; } //读取文件中的数独矩阵 private static void readFile(String fileName) throws IOException { File file = new File(fileName); FileReader fr = new FileReader(file); BufferedReader br = new BufferedReader(fr); int row = 0; String line = null; while ((line = br.readLine()) != null){ for(int col = 0; col < line.length(); col++){ board[row][col] = Integer.parseInt(line.charAt(col) + ""); } row++; } } //打印数独矩阵 private static void printBoard() { for(int i = 0; i < 9; i++){ for(int j = 0; j < 9; j++){ System.out.print(board[i][j] + " "); } System.out.println(); } } }