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  • java实现数独的算法

    数独的历史:

      数独前身为“九宫格”,最早起源于中国。数千年前,我们的祖先就发明了洛书,其特点较之现在的数独更为复杂,要求纵向、横向、斜向上的三个数字之和等于15,而非简单的九个数字不能重复。儒家典籍《易经》中的“九宫图”也源于此,故称“洛书九宫图”。而“九宫”之名也因《易经》在中华文化发展史上的重要地位而保存、沿用至今。

      1783年,瑞士数学家莱昂哈德·欧拉发明了一种当时称作“拉丁方块”(Latin Square)的游戏,这个游戏是一个n×n的数字方阵,每一行和每一列都是由不重复的n个数字或者字母组成的。

      19世纪70年代,美国的一家数学逻辑游戏杂志《戴尔铅笔字谜和词语游戏》(Dell Puzzle Mαgαzines)开始刊登现在称为“数独”的这种游戏,当时人们称之为“数字拼图”(Number Place),在这个时候,9×9的81格数字游戏才开始成型。

     

      1984年4月,在日本游戏杂志《字谜通讯Nikoil》(《パズル通信ニコリ》)上出现了“数独”游戏,提出了“独立的数字”的概念,意思就是“这个数字只能出现一次”或者“这个数字必须是惟一的”,并将这个游戏命名为“数独”(sudoku)。

     

    实现方法:

    /**

     * 数独程序

     */

    public class ShuDu {

          /**存储数字的数组*/

          static int[][] n = new int[9][9];

          /**生成随机数字的源数组,随机数字从该数组中产生*/

          static int[] num = {1,2,3,4,5,6,7,8,9};

          public static void main(String[] args) {

                 //生成数字

                for(int i = 0;i < 9;i++){

                         //尝试填充的数字次数

                         int time = 0;

                        //填充数字

                         for(int j = 0;j < 9;j++){

                                //产生数字

                                n[i][j] = generateNum(time);   

                               //如果返回值为0,则代表卡住,退回处理

                               //退回处理的原则是:如果不是第一列,则先倒退到前一列,否则倒退到前一行的最后一列

                               if(n[i][j] == 0){

                                       //不是第一列,则倒退一列

                                       if(j > 0){

                                                   j-=2;

                                                   continue;

                                      }else{//是第一列,则倒退到上一行的最后一列

                                                  i--;

                                                  j = 8;

                                                  continue;

                                      }

                                }

                               //填充成功

                                if(isCorret(i,j)){

                                        //初始化time,为下一次填充做准备

                                      time = 0;

                                }else{ //继续填充

                                     //次数增加1

                                     time++;

                                    //继续填充当前格

                                     j--;

                               }   

                        }

                 }

                //输出结果

                for(int i = 0;i < 9;i++){

                           for(int j = 0;j < 9;j++){

                                      System.out.print(n[i][j] + "  ");

                           }

                           System.out.println();

                 }

          }

     

          /**

            * 是否满足行、列和3X3区域不重复的要求

            * @param row 行号

            * @param col 列号

            * @return true代表符合要求

           */

           public static boolean isCorret(int row,int col){

                  return (checkRow(row) & checkLine(col) & checkNine(row,col));

           }

     

           /**

            * 检查行是否符合要求

            * @param row 检查的行号

            * @return true代表符合要求

            */

           public static boolean checkRow(int row){ 

                   for(int j = 0;j < 8;j++){

                          if(n[row][j] == 0){

                                   continue;

                          }

                         for(int k =j + 1;k< 9;k++){

                                  if(n[row][j] == n[row][k]){

                                           return false;

                                  }

                         }

                    }

                   return true;

           }

     

          /**

           * 检查列是否符合要求

           * @param col 检查的列号

           * @return true代表符合要求

           */

          public static boolean checkLine(int col){

                 for(int j = 0;j < 8;j++){

                        if(n[j][col] == 0){

                                continue;

                        }

                        for(int k =j + 1;k< 9;k++){

                                if(n[j][col] == n[k][col]){

                                         return false;

                                }

                        }

                }

               return true;

           }

     

           /**

           * 检查3X3区域是否符合要求

           * @param row 检查的行号

           * @param col 检查的列号

           * @return true代表符合要求

           */

           public static boolean checkNine(int row,int col){

                   //获得左上角的坐标

                   int j = row / 3 * 3;

                   int k = col /3 * 3;

                   //循环比较

                   for(int i = 0;i < 8;i++){

                             if(n[j + i/3][k + i % 3] == 0){

                                         continue;

                             }

                            for(int m = i+ 1;m < 9;m++){

                                        if(n[j + i/3][k + i % 3] == n[j + m/3][k + m % 3]){

                                                     return false;

                                        }

                             }

                     }

                     return true;

            }

     

          /**

           * 产生1-9之间的随机数字

           * 规则:生成的随机数字放置在数组8-time下标的位置,随着time的增加,已经尝试过的数字将不会在取到

           * 说明:即第一次次是从所有数字中随机,第二次时从前八个数字中随机,依次类推,

           *       这样既保证随机,也不会再重复取已经不符合要求的数字,提高程序的效率

           * 这个规则是本算法的核心

           * @param time 填充的次数,0代表第一次填充

           * @return

           */

           public static int generateNum(int time){

                   //第一次尝试时,初始化随机数字源数组

                   if(time == 0){

                         for(int i = 0;i < 9;i++){

                                 num[i] = i + 1;

                         }

                   }

                   //第10次填充,表明该位置已经卡住,则返回0,由主程序处理退回

                   if(time == 9){

                            return 0;

                   } 

                   //不是第一次填充

                   //生成随机数字,该数字是数组的下标,取数组num中该下标对应的数字为随机数字

                  int ranNum = (int)(Math.random() * (9 - time));

                  //把数字放置在数组倒数第time个位置,

                  int temp = num[8 - time];

                  num[8 - time] = num[ranNum];

                  num[ranNum] = temp;

                 //返回数字

                 return num[8 - time]; 

           }

    }

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