数独是一种逻辑游戏,目标是在9x9的网格中填入数字1到9,使得每行、每列以及每个3x3的子网格中的数字都不重复。下面是一种常用的解题方法——回溯法(Backtracking)。
回溯法
回溯法是一种试探性的搜索算法,适用于解决约束满足问题,如数独。它尝试在每个空格中填入1到9的数字,并在发现当前选择不可能导致解决方案时,回溯到上一个空格,尝试另一个数字。
步骤
初始化:
读取数独的初始状态,存储在二维数组中。
选择:
选择一个空格,尝试填入1到9的数字。
约束检查:
检查填入的数字是否满足数独的规则,即同一行、同一列和同一3x3子网格中没有重复数字。
递归:
如果当前选择有效,递归地在下一个空格中重复步骤2和3。
回溯:
如果当前选择导致无解,或者已经填满所有空格,则回溯到上一个空格,尝试另一个数字。
结束:
当所有空格都填满且满足规则时,数独解决。
代码示例
```java
import java.util.Scanner;
public class 数独游戏 {
public static void main(String[] args) {
Scanner in = new Scanner(System.in);
int n = 9;
int[][] Sudoku = new int[n][n];
for (int i = 0; i < n; i++) {
for (int j = 0; j < n; j++) {
Sudoku[i][j] = in.nextInt();
}
}
backTrack(Sudoku, n * n, 0);
}
static void backTrack(int[][] Sudoku, int N, int k) {
int x = k / 9;
int y = k % 9;
if (k == N) {
// 所有数字都已填入,检查解的有效性
if (isValid(Sudoku)) {
printSudoku(Sudoku);
} else {
System.out.println("No solution");
}
return;
}
for (int num = 1; num <= 9; num++) {
if (isValid(Sudoku, x, y, num)) {
Sudoku[x][y] = num;
backTrack(Sudoku, N, k + 1);
Sudoku[x][y] = 0; // 回溯
}
}
}
static boolean isValid(int[][] Sudoku, int x, int y, int num) {
// 检查行
for (int i = 0; i < 9; i++) {
if (Sudoku[x][i] == num) return false;
}
// 检查列
for (int i = 0; i < 9; i++) {
if (Sudoku[i][y] == num) return false;
}
// 检查3x3子网格
int startRow = x - x % 3;
int startCol = y - y % 3;
for (int i = 0; i < 3; i++) {
for (int j = 0; j < 3; j++) {
if (Sudoku[startRow + i][startCol + j] == num) return false;
}
}
return true;
}
static void printSudoku(int[][] Sudoku) {
for (int i = 0; i < 9; i++) {
for (int j = 0; j < 9; j++) {
System.out.print(Sudoku[i][j] + " ");
}
System.out.println();
}
}
}
```
其他解法
除了回溯法,还有多种解法可以尝试,例如:
排除法:通过观察排除不可能的数字。
唯一数法:找到一个数字在特定区域中唯一可填的位置。
双向扫看法:在两个方向上寻找相同的数字,以确定位置。
联除法:利用已填数字在多个区域中的