舞蹈链---精确覆盖,解决数独问题

耗尽温柔 提交于 2019-11-27 08:31:37

首先看看数独问题(9*9的方格)的规则

1、每个格子只能填一个数字

2、每行每个数字只能填一遍

3、每列每个数字只能填一遍

4、每宫每个数字只能填一遍

 

那现在就是利用这个规则把数独问题转换为精确覆盖问题

可是,直观上面的规则,发现比较难以转换为精确覆盖问题。因此,把上面的表述换个说法

1、每个格子只能填一个数字

2、每行1-9的这9个数字都得填一遍(也就意味着每个数字只能填一遍)

3、每列1-9的这9个数字都得填一遍

4、每宫1-9的这9个数字都得填一遍

 

构建矩阵:

第1列定义成:(1,1)填了一个数字

第2列定义成:(1,2)填了一个数字

……

第9列定义成:(1,9)填了一个数字

第10列定义成:(2,1)填了一个数字

……

第18列定义成:(2,9)填了一个数字

……

第81列定义成:(9,9)填了一个数字

至此,用第1-81列完成了约束条件1:每个格子只能填一个数字

 

 

第82列定义成:在第1行填了数字1

第83列定义成:在第1行填了数字2

……

第90列定义成:在第1行填了数字9

第91列定义成:在第2行填了数字1

……

第99列定义成:在第2行填了数字9

……

第162列定义成:在第9行填了数字9

至此,用第82-162列(共81列)完成了约束条件2:每行1-9的这9个数字都得填一遍

 

 

 

第163列定义成:在第1列填了数字1

第164列定义成:在第1列填了数字2

……

第171列定义成:在第1列填了数字9

第172列定义成:在第2列填了数字1

……

第180列定义成:在第2列填了数字9

……

第243列定义成:在第9列填了数字9

至此,用第163-243列(共81列)完成了约束条件3:每列1-9的这9个数字都得填一遍

 

 

 

第244列定义成:在第1宫填了数字1

第245列定义成:在第1宫填了数字2

……

第252列定义成:在第1宫填了数字9

第253列定义成:在第2宫填了数字1

……

第261列定义成:在第2宫填了数字9

……

第324列定义成:在第9宫填了数字9

至此,用第244-324列(共81列)完成了约束条件4:每宫1-9的这9个数字都得填一遍

 

 

 POJ - 3074 :Sudoku

const int maxnode = 2e5;
const int maxn = 1e3+11;
const int maxm = 1e3+11;

const int N = 9;
char mp[maxnode];
struct DLX
{
	int n,m,size;
	int U[maxnode],D[maxnode],R[maxnode],L[maxnode],Row[maxnode],Col[maxnode];
	int H[maxn],S[maxm];
	int ansd,ans[maxn];

	void init(int _n,int _m)
	{
		n = _n,
		m = _m;
		for(int i = 0;i<=m;++i)
		{
			S[i] = 0;
			U[i] = D[i] = i;
			L[i] = i-1;
			R[i] = i+1;
		}
		R[m] = 0;L[0] = m;
		size = m;
		for(int i = 1;i<=n;++i)
		{
			H[i] = -1;
		}
	}


	void Link(int r,int c)
	{
		++S[ Col[++size]=c ];
		Row[size] = r;
		D[size] = D[c];
		U[D[c]] = size;
		U[size] = c;
		D[c] = size;
		if(H[r]<0)H[r] = L[size] = R[size] = size;
		else
		{
			R[size] = R[H[r]];
			L[R[H[r]]] = size;
			L[size] = H[r];
			R[H[r]] = size;
 		}
	}

	void remove(int c)
	{
		L[R[c]] = L[c],R[L[c]] = R[c];
		for(int i = D[c];i!=c;i=D[i])
			for(int j = R[i];j!=i;j = R[j])
			{
				U[D[j]] = U[j];
				D[U[j]] = D[j];
				--S[Col[j]];
			}
	}
	void resume(int c)
	{
		for(int i = U[c];i!=c;i = U[i])
			for(int j = L[i];j != i;j = L[j])
			{
				++S[  Col[ U[D[j]] = D[U[j]] = j ]  ];
			}
		L[R[c]] = R[L[c]] = c;
	}

	bool dance(int d)
	{
		if(R[0] == 0)
		{
			ansd = d;
			for(int i = 0;i<d;++i)mp[(ans[i]-1)/9] =  char((ans[i]-1)%9 + '1');
// 根据r的定义可知 /9 可得到格子的编号,根据c的定义可得 %9 可得k
			for(int i = 0;i<N*N;++i)printf("%c",mp[i]);
			puts("");
			return true;
		}
		int c = R[0];
		for(int i = R[0];i;i = R[i])
			if(S[i] < S[c])
				c = i;

		remove(c);
		for(int i = D[c];i!=c;i=D[i])
		{
			ans[d] = Row[i];
			for(int j = R[i];j!=i; j = R[j])remove(Col[j]);
			if(dance(d+1))return true;
			for(int j = L[i];j!=i;j = L[j])resume(Col[j]);
		}
		resume(c);
		return false;
	}		
}g;


void place(int &r,int &c1,int &c2,int &c3,int &c4,int i,int j,int k)
{
	r = (i*N+j)*N+k;//1~N3  每个格子填一个数字
	c1 = i*N+j+1;//1~N2     每行1~9这9个数字都得填一遍
	c2 = N*N+i*N+k;//N2+1 ~ 2N2  每列1~9这9个数字都得填一遍
	c3 = N*N*2+j*N+k;//2N2+1 ~ 3N2  每宫1~9这9个数字都得填一遍
	c4 = N*N*3 + ((i/3)*3 + (j/3))*N+k;//3N2+1 ~ 4N2
}

int main()
{
	while(scanf("%s",mp))
	{
		if(!strcmp(mp,"end"))
			break;
		int r,c1,c2,c3,c4;

		g.init(N*N*N,N*N*4);

		for(int i = 0;i<N;++i)
			for(int j = 0;j<N;++j)
				for(int k = 1;k<=9;++k)
					if(mp[i*N+j] == '.' || mp[i*N+j] == '0' + k)
					{//==. 和 ==k 都可以填写当前的k
						place(r,c1,c2,c3,c4,i,j,k);
						g.Link(r,c1);
						g.Link(r,c2);
						g.Link(r,c3);
						g.Link(r,c4);
					}

		g.dance(0);
	}
}

z

 

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