N皇后解法以及位運算優化

2022-05-11 05:00:02 字數 2013 閱讀 8102

觀察棋盤,要求皇后之間不能處在同行同列同一條斜線,求使得每行都有乙個皇后的放置方法共有多少種。

每嘗試放置乙個皇后,都可以把該位置所在的行、列標號用乙個陣列標記,含義表示該行該列已經被占用,同時所在斜列也要進行標記。所在斜線有左斜線和右斜線兩種,畫個**釋一下。

舉個栗子,對於(2,0)這個點,他所在左斜線為\(2-0 + n = 6\) (n=4),所在右斜線為\(2+0 = 2\) ,那麼在掃瞄第3行時,就避免嘗試在這兩條斜線上的點

標記原理清除之後,下一步就是搜尋框架了

因為每行或者每列只會放乙個皇后,所以我們用行號來作為乙個搜尋深度,每次搜尋當前行的乙個可行位置,對該位置所需要標記的都標記之後,進行下一行的搜尋。

細節請見**

#include using namespace std;

int n;

int d[20],cols[20],dia[100],dia2[100];

int res;

void dfs(int x)

for(int i=1;i<=n;i++)

}}int main()

- 1 = 1048575\) 對於求解我們所需的n皇后夠用了。

所以用乙個數字 \(a\) 表示所有列的占用情況(二進位制位為1則表示占用)

用b來表示右斜線的占用情況

用c來表示左斜線的占用情況

通過運算 \(a|b|c\) 就得到了當前行不可以填的所有情況

\(((1就得到了當前行可以填的位置集合(二進位制為1表示可以填)

如果對細節不清楚沒關係,後面會進一步講解

得到了這個集合又如何?難道要從低位到高位乙個乙個取嗎?

那這樣的話,複雜度不是等同於掃瞄陣列?

我們有更巧的辦法,每次可以直接\(o(1)\) 獲取二進位制表示中的最右邊的1的權值(權值就是那個權值,比如第2位上的1的權值就是\(2^2\))

\(lowbit(x) = x\& - x\)

位運算優先順序低,所以這裡先對減號進行運算

-x使得正數x求反+1,

舉個例子,對於18這個數字

18 = 0001 0010

~ => 1110 1101

+1 => 1110 1110

加一操作使得從低位的那些連續的1(從原碼中的0求反而來)全部懟到了最低位的那個0上面,高位都不變

再舉個大一點的例子

0000 1010 1000

~之後 1111 0101 0111

+1 1111 0101 1000

然後跟原來的數字做與運算,就得到了最左邊的1...

這樣就可以直接列舉可行的位置了。

接下來講一下如何對斜線進行標記

我們列舉了(0,1)這個位置,列標記為 0010,左斜線標記為0010,右斜線標記為0010 (別急,看下一步)

到第二行後,可以發現在右斜線上,我們是不能在(1,0)這個位置放置皇后的,也就是狀態應該為 0001 , 這個數字可以由 0010 右移直接得來(仔細想一下這個右移操作的含義,它使得斜線所標識的列號直接轉移)。對於左斜線也是同理。

所以我們可以通過左移|右移的操作來轉移斜線的狀態了。

#include using namespace std;

const int n = 1010;

int n;

long long res;

void dfs(int x, int a,int b, int c)//當前行x的狀態,a表示列狀態,b表示右斜線,c表示左斜線

int s=((1即找最左邊的1

dfs(x+1,a+z,(z+b)<<1,(c+z)>>1);//l,x,y能更新放的位置(對角線到下一行會移一列)右斜線左移,左斜線右移

s-=z;

}}int main()

這個優化會使得搜尋速率快78倍,效果還是很顯著的

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