编程之美的第一章的第15节。讲的是构造数独。一開始拿到这个问题的确没有思路, 只是看了书中的介绍之后, 发现原来这个的求解思路和N皇后问题是一致的。 可是不知道为啥,反正一開始确实没有想到这个回溯法。知道是用回溯法求解之后。问题就变得easy了非常多。

这里我们不打算实现数独的构造。相反的,我们实现一个数独求解器,以后妈妈再也不用操心我的数独了。

当然求解器的思路和构造数独的思路一样。都是回溯法搜索,这里不再过多说明。

程序执行说明:

1.把待求解的数独数据放到in.txt文件里, 程序会自己主动读取他,并将解输出到屏幕和out.txt文件里。

2.控制台颜色改变 使用了SetConsoleTextAttribute函数。详细使用细节能够參考 C/C++改变控制台输出字体的背景和颜色(windows)

3.关于程序执行时间统计,使用getTickCount()或者clock()都是能够的

执行效果例如以下:



红色表示部分就是求解出来的值了>_<~~

依照惯例以下是源代码:

  1. // ================【shudu.h】===========
  2. #pragma once
  3. #define N 9
  4. #include <fstream>
  5. typedef struct _SearchNode
  6. {
  7. int row;
  8. int col;
  9. int data;
  10. }SearchNode;
  11. class CShuDu
  12. {
  13. public:
  14. CShuDu();
  15. ~CShuDu();
  16. void CreateSolution();
  17. private:
  18. bool isOK(int row, int col);
  19. void solve(int searchNode_id);
  20. void writeFile(int id);
  21. void display(int id);
  22. void initShudu();
  23. void output(int id);
  24. private:
  25. int m_shudu[N + 2][N + 1];
  26. bool m_find;
  27. int m_solution_id;
  28. std::fstream outfile;
  29. SearchNode m_searchNode[N * N];
  30. int m_searchLength;
  31. };
  1. // =====================【shudu.cpp】==================
  2. #include <windows.h>
  3. #include "ShuDu.h"
  4. #include <stdio.h>
  5. #include <string.h>
  6. #include <fstream>
  7. #include <iostream>
  8. CShuDu::CShuDu()
  9. {
  10. memset(m_shudu, 0, sizeof(m_shudu));
  11. m_find = false;
  12. m_solution_id = 0;
  13. outfile.open("out.txt", std::ios::out);
  14. m_searchLength = 0;
  15. memset(m_searchNode, 0, sizeof(m_searchNode));
  16. }
  17. CShuDu::~CShuDu()
  18. {
  19. outfile.close();
  20. }
  21. void CShuDu::CreateSolution()
  22. {
  23. initShudu();
  24. solve(1);
  25. }
  26. bool CShuDu::isOK(int row, int col)
  27. {
  28. bool isOK = true;
  29. // 列方向检測
  30. for (int i = 1; i != 10; i++)
  31. {
  32. if (i == row)
  33. continue;
  34. isOK = (m_shudu[i][col] == m_shudu[row][col]) ? false : true;
  35. if (isOK == false)
  36. return isOK;
  37. }
  38. // 行检測
  39. for (int i = 1; i != 10; i++)
  40. {
  41. if (i == col)
  42. continue;
  43. isOK = (m_shudu[row][i] == m_shudu[row][col]) ?
  44. false : true;
  45. if (isOK == false)
  46. return isOK;
  47. }
  48. // 区域检測
  49. int block_start_row = (row - 1) / 3 * 3 + 1;
  50. int block_start_col = (col - 1) / 3 * 3 + 1;
  51. for (int i = block_start_row; i != block_start_row + 3; i++)
  52. {
  53. for (int j = block_start_col; j != block_start_col + 3; j++)
  54. {
  55. if (i == row && j == col)
  56. continue;
  57. isOK = (m_shudu[i][j] == m_shudu[row][col]) ? false : true;
  58. if (isOK == false)
  59. return isOK;
  60. }
  61. }
  62. return isOK;
  63. }
  64. void CShuDu::solve(int searchNode_id)
  65. {
  66. if (m_find == true)
  67. return;
  68. if (m_searchLength + 1 == searchNode_id)
  69. {
  70. //m_find = true;
  71. m_solution_id++;
  72. output(m_solution_id);
  73. return;
  74. }
  75. for (int i = 1; i != 10; i++)
  76. {
  77. int row = m_searchNode[searchNode_id].row;
  78. int col = m_searchNode[searchNode_id].col;
  79. m_shudu[row][col] = i;
  80. if (isOK(row, col))
  81. {
  82. solve(searchNode_id + 1);
  83. row = m_searchNode[searchNode_id + 1].row;
  84. col = m_searchNode[searchNode_id + 1].col;
  85. m_shudu[row][col] = 0;
  86. }
  87. }
  88. }
  89. void CShuDu::display(int id)
  90. {
  91. std::cout << "===========================第" << id << "组数独数据=============================" << std::endl;
  92. system("title 数独求解器 by zhyh2010 version 1.0");
  93. int search_id = 1;
  94. HANDLE handle = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);
  95. for (int i = 1; i != 10; i++)
  96. {
  97. for (int j = 1; j != 10; j++)
  98. {
  99. if (i == m_searchNode[search_id].row
  100. && j == m_searchNode[search_id].col)
  101. {
  102. SetConsoleTextAttribute(handle, FOREGROUND_INTENSITY | FOREGROUND_RED);
  103. search_id++;
  104. }
  105. else
  106. SetConsoleTextAttribute(handle, FOREGROUND_INTENSITY | FOREGROUND_RED | FOREGROUND_BLUE | FOREGROUND_GREEN);
  107. std::cout << m_shudu[i][j] << " ";
  108. }
  109. std::cout << std::endl;
  110. }
  111. std::cout << std::endl;
  112. std::cout << std::endl;
  113. SetConsoleTextAttribute(handle, FOREGROUND_INTENSITY);
  114. }
  115. void CShuDu::writeFile(int id)
  116. {
  117. outfile << "===========================第" << id << "组数独数据=============================" << std::endl;
  118. for (int i = 1; i != 10; i++)
  119. {
  120. for (int j = 1; j != 10; j++)
  121. {
  122. outfile << m_shudu[i][j] << " ";
  123. }
  124. outfile << std::endl;
  125. }
  126. outfile << std::endl;
  127. outfile << std::endl;
  128. }
  129. void CShuDu::output(int id)
  130. {
  131. display(id);
  132. writeFile(id);
  133. //getchar();
  134. }
  135. void CShuDu::initShudu()
  136. {
  137. std::ifstream infile("in.txt");
  138. for (int i = 1; i != 10; i++)
  139. {
  140. for (int j = 1; j != 10; j++)
  141. {
  142. infile >> m_shudu[i][j];
  143. if (m_shudu[i][j] == 0)
  144. {
  145. m_searchLength++;
  146. m_searchNode[m_searchLength].row = i;
  147. m_searchNode[m_searchLength].col = j;
  148. }
  149. }
  150. }
  151. }
  1. // =====================【数独求解器 main.cpp】==================
  2. // @ author : zhyh2010
  3. // @ date : 20150624
  4. // @ version : 1.0
  5. // @ description : C++
  6. // =====================【数独求解器】==================
  7. #include <stdio.h>
  8. #include "ShuDu.h"
  9. #include <time.h>
  10. void main()
  11. {
  12. //DWORD t_start = GetTickCount();
  13. auto t = clock();
  14. CShuDu instance;
  15. instance.CreateSolution();
  16. //DWORD t_end = GetTickCount();
  17. printf("程序执行时间为 %d ms\n", 1000*static_cast<float>(clock() - t)/CLOCKS_PER_SEC);
  18. }

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