总目录:地址如下看总纲
1、马踏棋盘算法介绍
1、马踏棋盘算法也被称为骑士周游问题
2、将马随机放在国际象棋的8×8棋盘Board[0~7][0~7]的某个方格中,马按走棋规则(马走日字)进行移动。要求每个方格只进入一次,走遍棋盘上全部64个方格
3、游戏地址:http://www.4399.com/flash/146267_2.htm
2、算法实现思路
1、马踏棋盘问题(骑士周游问题)实际上是图的深度优先搜索(DFS)的应用。
2、如果使用回溯(就是深度优先搜索)来解决,假如马儿踏了53个点,如图:走到了第53个,坐标(1,0),发现已经走到尽头,没办法,那就只能回退了,查看其他的路径,就在棋盘上不停的回溯……
步骤:
- 创建棋盘 chessBoard , 是一个二维数组
- 将当前位置设置为已经访问,然后根据当前位置,计算马儿还能走哪些位置,并放入到一个集合中(ArrayList), 最多有8个位置, 每走一步,就使用step+1
- 遍历ArrayList中存放的所有位置,看看哪个可以走通 , 如果走通,就继续,走不通,就回溯.
- 判断马儿是否完成了任务,使用 step 和应该走的步数比较 , 如果没有达到数量,则表示没有完成任务,将整个棋盘置0
注意:马儿不同的走法(策略),会得到不同的结果,效率也会有影响(优化)
使用贪心算法对原来的算法优化:
1、我们获取当前位置,可以走的下一个位置的集合
//获取当前位置可以走的下一个位置的集合
ArrayList<Point> ps = next(new Point(column, row));
2、我们需要对 ps 中所有的Point 的下一步的所有集合的数目,进行非递减排序,就ok ,
9, 7, 6, 5, 3, 2 , 1 //递减排序
1, 2, 3, 4,5,6, 10, //递增排序
1, 2, 2, 2, 3,3, 4, 5, 6 // 非递减
9, 7, 6,6, 6, 5,5, 3, 2 , 1 //非递增
3、代码
public class HorseChessboard {
public static void main(String[] args) {
// 测试骑士周游算法是否正确
X = 8;
Y = 8;
int row = 1; //马儿初始位置的行,从1开始编号
int column = 1; //马儿初始位置的列,从1开始编号
// 创建棋盘
int[][] chessboard = new int[X][Y];
visited = new boolean[X * Y];//初始值都是false
long start = System.currentTimeMillis ( );
traversalChessboard (chessboard, row - 1, column - 1, 1);
long end = System.currentTimeMillis ( );
System.out.println ("共耗时: " + (end - start) + " 毫秒");
// 输出棋盘的最后情况
for (int[] rows : chessboard) {
for (int step : rows) {
System.out.print (step + "\t");
}
System.out.println ( );
}
}
private static int X;// 棋盘的列数
private static int Y;// 棋盘的行数
// 用于标记棋盘的各个位置是否被访问过
private static boolean[] visited;
// 用于记录是否棋盘的所有位置都被访问过
private static boolean finished;
/**
* 步骤三:贪心算法优化:选择(定制)排序
* 根据当前这个一步的所有的下一步的选择位置,进行非递减排序, 减少回溯的次数
*
* @param ps 需要排序的下一次情况集合
*/
public static void sort(ArrayList<Point> ps) {
ps.sort (new Comparator<Point> ( ) {
@Override
public int compare(Point o1, Point o2) {
//获取到o1的下一步的所有位置个数
int count1 = next (o1).size ( );
//获取到o2的下一步的所有位置个数
int count2 = next (o2).size ( );
if (count1 < count2) {
return -1;
} else if (count1 == count2) {
return 0;
} else {
return 1;
}
}
});
}
/**
* 步骤二:实现骑士周游问题算法
*
* @param chessboard 棋盘
* @param row 行(马仔当前在第几行),从0开始
* @param column 列(马仔当前在第几列),从0开始
* @param step 第几步,从1开始:从左到右数
*/
public static void traversalChessboard(int[][] chessboard, int row, int column, int step) {
chessboard[row][column] = step;
// row = 4 X = 8 column = 4 = 4 * 8 + 4 = 36 = step
visited[row * X + column] = true;
// 获取当前位置可以走的下一个位置 ---这些情况的集合
ArrayList<Point> ps = next (new Point (column, row));
//-------贪心优化-------
// 对ps进行排序,排序的规则就是对ps的所有的Point对象的下一步的位置的数目,进行非递减排序
sort (ps);
//-------贪心优化-------
// 遍历ps
while (!ps.isEmpty ( )) {
// 取出下一个可以走的位置坐标
Point point = ps.remove (0);
// 校验该点是否被访问过
if (!visited[point.y * X + point.x]) {// 未被访问过
// 回溯
traversalChessboard (chessboard, point.y, point.x, step + 1);
}
}
// 判断马儿是否完成了任务,使用 step 和应该走的步数比较 ,
// 如果没有达到数量,则表示没有完成任务,将整个棋盘置0
// 说明: step < X * Y 成立的情况有两种
// 1. 棋盘到目前位置,仍然没有走完
// 2. 棋盘处于一个回溯过程
if (step < X * Y && !finished) {
chessboard[row][column] = 0;// 棋盘坐标重置
visited[row * X + column] = false;
} else {
// 全部走完
finished = true;
}
}
/**
* 步骤一: 根据当前位置(Point对象),计算马仔还能走那些位置(Point),并且放入到一个集合中 ArrayList,最多有八个位置(马走日字)
* 注:这里用 Point 点对象代表坐标
*
* @param curPoint 当前位置坐标
* @return
*/
public static ArrayList<Point> next(Point curPoint) {
//创建一个ArrayList
ArrayList<Point> ps = new ArrayList<> ( );
//创建一个Point
Point p1 = new Point ( );
// 表示马仔可以走 5这个位置(见图)
if ((p1.x = curPoint.x - 2) >= 0 && (p1.y = curPoint.y - 1) >= 0) {// 左移动两格可以走的通,并且上移动一格可以走的通
// 成立,存入
ps.add (new Point (p1));
}
//判断马仔可以走6这个位置
if ((p1.x = curPoint.x - 1) >= 0 && (p1.y = curPoint.y - 2) >= 0) {
ps.add (new Point (p1));
}
//判断马仔可以走7这个位置
if ((p1.x = curPoint.x + 1) < X && (p1.y = curPoint.y - 2) >= 0) {
ps.add (new Point (p1));
}
//判断马仔可以走0这个位置
if ((p1.x = curPoint.x + 2) < X && (p1.y = curPoint.y - 1) >= 0) {
ps.add (new Point (p1));
}
//判断马仔可以走1这个位置
if ((p1.x = curPoint.x + 2) < X && (p1.y = curPoint.y + 1) < Y) {
ps.add (new Point (p1));
}
//判断马仔可以走2这个位置
if ((p1.x = curPoint.x + 1) < X && (p1.y = curPoint.y + 2) < Y) {
ps.add (new Point (p1));
}
//判断马仔可以走3这个位置
if ((p1.x = curPoint.x - 1) >= 0 && (p1.y = curPoint.y + 2) < Y) {
ps.add (new Point (p1));
}
//判断马仔可以走4这个位置
if ((p1.x = curPoint.x - 2) >= 0 && (p1.y = curPoint.y + 1) < Y) {
ps.add (new Point (p1));
}
return ps;
}
}
4、结果性能测试
1、非贪心结果
2、贪心性能