2020-05-03 51. N-Queens Hard

The n-queens puzzle is the problem of placing n queens on an n×n chessboard such that no two queens attack each other.

Given an integer n, return all distinct solutions to the n-queens puzzle.

Each solution contains a distinct board configuration of the n-queens' placement, where 'Q' and '.' both indicate a queen and an empty space respectively.

Example:

Input:4Output:[ [".Q..",  // Solution 1  "...Q",  "Q...",  "..Q."], ["..Q.",  // Solution 2  "Q...",  "...Q",  ".Q.."]]Explanation:There exist two distinct solutions to the 4-queens puzzle as shown above.


这题又想吐槽了,因为题目没有给出n不超过32或64,但是最快的答案就是用位运算做出来的。如果n比较大,位运算就没法做了。

要注意的是,用位运算的时候,左移、右移的变量要分开,不能混在一起。因为一个棋子影响范围不能拐弯,只能走横、竖、斜45°其中之一走到底。


// bitmask版本,假设n <= 32

class Solution {

    private int lrExists = 0;

    private int rlExists = 0;

    private int vertExists = 0;

    private char[] row = null;

    private int ONE = 1 << 31;


    public List<List<String>> solveNQueens(int n) {

        List<List<String>> res = new LinkedList<>();

        if (n > 32) {

            System.out.println("n >= 32 !, n: " + n);

            return res;

        }

        ArrayList<String> board = new ArrayList<>(n);

        row = new char[n];

        Arrays.fill(row, '.');

        backtrace(board, n, res, 0, 0);

        return res;

    }


    private void backtrace(ArrayList<String> board, int n, List<List<String>> res, int i, int count) {

        if (i == n || count == n) {

            res.add(new ArrayList<>(board));

            return;

        }


        for (int j = 0; j < n; j++) {

            int jMask = ONE >>> j;

            if (((lrExists & jMask) == 0) && ((rlExists & jMask) == 0) && ((vertExists & jMask) == 0)) {   

                int oldVertExists = vertExists;

                int oldLrExists = lrExists;

                int oldRlExists = rlExists;

                vertExists |= jMask;

                lrExists = (lrExists | jMask) >>> 1;

                rlExists = (rlExists | jMask) << 1;

                row[j] = 'Q';

                board.add(String.valueOf(row));

                row[j] = '.';

                // System.out.println(String.format("i: %d, j: %d, count: %d", i, j, count));

                // System.out.println("board: " + Arrays.deepToString(board.toArray()));

                // System.out.println(Integer.toBinaryString(vertExists));

                // System.out.println(Integer.toBinaryString(lrExists));

                // System.out.println(Integer.toBinaryString(rlExists));

                backtrace(board, n, res, i + 1, count + 1);

                vertExists = oldVertExists;

                lrExists = oldLrExists;

                rlExists = oldRlExists;

                board.remove(board.size() - 1);

            }

        }

    }

}


// 非位运算版本:

/*class Solution {

    private boolean[] lrExists = null; // top-left to right-bottom

    private boolean[] rlExists = null;

    private boolean[] vertExists = null;

    private char[] row = null;


    public List<List<String>> solveNQueens(int n) {

        List<List<String>> res = new LinkedList<>();

        ArrayList<String> board = new ArrayList<>(n);

        lrExists = new boolean[2 * n - 1];

        rlExists = new boolean[2 * n - 1];

        vertExists = new boolean[n];

        row = new char[n];

        Arrays.fill(row, '.');

        backtrace(board, n, res, 0, 0);

        return res;

    }


    private void backtrace(ArrayList<String> board, int n, List<List<String>> res, int i, int count) {

        if (i == n || count == n) {

            res.add(new ArrayList<>(board));

            return;

        }


        // System.out.println(String.format("i: %d, j: %d, count: %d", i, j, count));

        // System.out.println("board: " + Arrays.deepToString(board.toArray()));

        for (int j = 0; j < n; j++) {

            if (!(vertExists[j] || rlExists[j - i + (n - 1)] || lrExists[i + j])) {   

                vertExists[j] = rlExists[j - i + (n - 1)] = lrExists[i + j] = true;

                row[j] = 'Q';

                board.add(String.valueOf(row));

                row[j] = '.';

                backtrace(board, n, res, i + 1, count + 1);

                vertExists[j] = rlExists[j - i + (n - 1)] = lrExists[i + j] = false;

                board.remove(board.size() - 1);

            }

        }

    }

}*/

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