C语言学习 数独游戏

摘要：花了1周多时间学习了C语言，开始练手写解数独游戏的程序。

C语言学习 数独游戏

作者：乌龙哈里
时间：2015-11-22
平台：Window7 64bit,TCC 0.9.26(x86-64 Win64)

参考：

• 互动百科 数独

章节：

正文：

原来也用C#和Go语言写过，主要思路是暴力撞大运破解。思路什么的在程序了都注释了，不多说了。可能是没用什么先进的算法，感觉C解题速度和C#差不多（除了C#第一次运行之外），基本上出来一个数独表都不用1秒。

附完整程序：

 /***************************************************
 *数独表
 *作者：乌龙哈里
 *编写时间：2015-11-21
 *修改时间：2015-11-22
 *思路：
 1、每个表元素结构属性有：
    值Value，回溯标志IsBack，可选值数量Remain,可选值数组Selection[9];
 2、根据规则，把数独表看成27个，每个含有9个元素的行列块组；
    为了循环方便，分成：0-8:行组，9-17：列组，18-26：块组；
 3、找出最少要填空格的行列块组,开始填写。填完这个再找下个最少的；
 4、填写时先从行列块组中挑出剩下可填写的数字，从中随机找个值；
 5、没有可选的时候，开始从回溯表中回到上一步，
    回溯时如果可选值数量大于1时，则抛弃先前所填值，用另外的
    值来尝试。
 ****************************************************/

 #include <stdio.h>
 #include <stdlib.h>

 /*
 *把表看成27组，每组9个元素，
 *    0-8:行组，9-17：列组，18-26：块组
     行内序号：从左到右 012345678
     列内序号：从上到下 012345678
     块内序号：012
               345
               678
 *GetRcb():根据index计算出行列块
 *参数：index: 序号 0-81,flag:0-2,0-行,1-列，2-块
 *
 *GetNum():根据行列块组rcb和块内序号index计算出在数独表中的序号
 */
 int GetRcb(int index,int flag){
     int result=-;
     switch(flag){
         case :
             result=index / ;
             break;
         case :
             result=index % +;
             break;
         case :
             result=index//*+index%/+;
             break;
     }
     return result;
 }

 int GetNum(int rcb,int index){
     int result=-;
     int flag=rcb/;
     switch(flag){
         case :
             result=rcb*+index;
             break;
         case :
             result=rcb-+index*;
             break;
         case :
             result=(rcb-)/*+(rcb-)%*+index/*+index%;
             break;
     }
     return result;
 }

 //定义：数独表、表内元素结构、回溯表,回溯只记录30步
 typedef signed char byte;
 typedef char bool;

 #define true 1
 #define false 0

 byte SudokuTable[]={};

 #define STEP 30
 int RecallTable[STEP]={-};

 typedef struct element{
     byte Value;
     bool IsBack;
     byte Remain;
     byte Selection[];
 }Sudoku;

 Sudoku *sdk;

 /*
 初始化数独元素:
 */
 void InitSudoku(void){
     sdk=(Sudoku*)malloc(*sizeof(Sudoku));
     for(int i=;i<;i++){
         sdk[i].Value=SudokuTable[i];
         sdk[i].IsBack=false;
         sdk[i].Remain=;
     }
 }

 //查找最少空的行列块,用意：从这个开始填空
 int GetFirstRcb(void){
     int result=;
     int lessNum=;
     int n;
     for(int i=;i<;i++){
         n=;
         for (int j=;j<;j++){
             if(sdk[GetNum(i,j)].Value>){
                 n--;
             }
         }
         if(n> && n<lessNum){
             result=i;
             lessNum=n;
         }
     }
     return result;
 }

 //整理可选值数组，把0值丢后面，可选值放前面，返回可选数
 byte Arrange(int index){
     byte result=;
     for(int i=;i<;i++){
         if(sdk[index].Selection[i]>){
             sdk[index].Selection[result]=sdk[index].Selection[i];
             if(i!=result){sdk[index].Selection[i]=;}
             result++;
         }
     }
     return result;
 }
 /*
 *设置可填写数字数组：
 遍历元素所属的行列块中元素，在Selection数组中把用过的值设成0；
 */
 void SetSelection(int index){
     for(int i=;i<;i++){sdk[index].Selection[i]=i+;}
     int rcb;
     int n;
     for(int i=;i<;i++){
         rcb=GetRcb(index,i);
         for(int j=;j<;j++){
             n=GetNum(rcb,j);
             if(sdk[n].Value>){
                 sdk[index].Selection[sdk[n].Value-]=;
             }
         }
     }
     sdk[index].Remain=Arrange(index);
 }

 //随机选出可填写值
 byte GetValue(int index){
     byte result=;
     srand((unsigned int)time());
     int n=rand()%sdk[index].Remain;
     result=sdk[index].Selection[n];
     sdk[index].Selection[n]=;
     sdk[index].Remain=Arrange(index);
     return result;
 }

 /*
 回溯，如果回溯表内没有记录，返回-1
 如果可选值数量大于0的，则把回溯标记设成true
 */
 int Recall(void){
     int index;
     for(int i=;i<STEP;i++){
         if(RecallTable[i]>-){
             index=RecallTable[i];
             sdk[index].Value=;
             RecallTable[i]=-;
             if(sdk[index].Remain==){
                 sdk[index].IsBack=false;
             }
             else{
                 sdk[index].IsBack=true;
                 return index;
             }
         }
     }
     return -;
 }
 /*
 填写回溯表
 从后往前填写，满了就移动
 */
 void WriteRecallTable(int index){
     if(RecallTable[]>-){
         for(int i=STEP-;i>;i--){
             RecallTable[i]=RecallTable[i-];
         }
         RecallTable[]=index;
     }
     else{
         for(int i=;i<STEP;i++){
             if(RecallTable[i]>-){
                 RecallTable[i-]=index;
                 break;
             }
         }
     }
 }
 /*
 根据行列块分组来填写元素。
 如果是回溯回来的，则抛弃掉现有的值，即不SetSelection()，
 因为GetValue()选出值后会把所填写的值从可选值数组中除去，
 而SetSelection()是根据所有行列块组的元素值选出剩下的可填值，
 包括了上次行不通的值。
 */
 bool WriteRcb(int rcb){
     int index;
     for(int i=;i<;i++){
         index=GetNum(rcb,i);
         if(sdk[index].Value==){
             if(sdk[index].IsBack==false){
                 SetSelection(index);
             }
             if (sdk[index].Remain==){
                 return false;
             }
             sdk[index].Value=GetValue(index);
             sdk[index].IsBack=true;
             WriteRecallTable(index);
         }
     }
     return true;
 }
 //判断填完没有
 bool Completed(void){
     for(int i=;i>-;i--){
         if(sdk[i].Value==) {
             return false;
         }
     }
     return true;
 }
 //填写全表
 void FillTable(void){
     int loop=;
     int firstRcb=GetFirstRcb();

     while(loop> && Completed()==false){
         if(WriteRcb(firstRcb)==false){
             if(Recall()==-){
                 printf("Unlucky,cannot solve!\n");
                 break;
             }
         }
         firstRcb=GetFirstRcb();
         loop--;
     }
 }

 /*************************************
 *各种输出显示模块
 **************************************/
 // //按行列块分组显示元素序号
 // void DisplayRcb(void){
 //     for (int i = 0; i <27;i++){
 //         if(i%9==0){printf("\n");}
 //         printf("%2d: ", i%9);
 //         for (int j = 0; j <9; j++){
 //             printf("%2d ",GetNum(i,j));
 //         }
 //         printf("\n");
 //     }
 // }
 //显示所有数独表元素
 void Display(void){
     for(int i=;i<;i++){
         if(i== || i==){
             printf("------+------+------\n");
         }
         for(int j=;j<;j++){
             if(j== || j==){ printf("|");}
             printf("%2d",sdk[i*+j].Value);
         }
         printf("\n");
     }
 }
 // //显示元素可选数字
 // void DisplayRemain(int index){
 //     printf("element %d remain %d selecttion: ",index,sdk[index].Remain);
 //     for(int i=0;i<9;i++){
 //         printf("%d ",sdk[index].Selection[i]);
 //     }
 //     printf("\n");
 // }

 /********************************
 *Main
 *********************************/
 int main(void){
     InitSudoku();
     FillTable();
     Display();
     free(sdk);
     return ;
 }