暴力破解法解数独问题

偶然看到数独的问题,因为自己也玩过数独,就产生了用代码来破解数独的这么一个想法。

想法

数独就是个大的九宫格,每个九宫格又是一个小的九宫格,这个小的九宫格里面是1-9这九个数字,唯一且不重复。数独的目的就是根据给定的几个已知格子内的数字去填充大量的其他格子中的未知数字(1-9),且要保证,最外层的大九宫格的每一行、每一列都是1-9这9个数字,且大九宫格内的每个小九宫格也都是1-9这9个数字。都是唯一、不重复。

我是看到了这个:https://www.zhihu.com/question/40902772

以下这个数独是网友在知乎上的一个数独,格子中中间部分大的数字,就是已有确定的格子中的数字,左上角的数字,是所在格子内按照数独规则可以填充的数字(图中的标注应该是有错误的比如第一行第三个格子,可填的数字应该是1、5、9,作者这个可能的数字集合可能是他优化过后的,对于计算机来说,你懂得):

数独.png

思路一:穷举法

我们要从每个格子中可能被填充的数中都分别选出一个,以达到所有格子最终都被填充完毕且符合数独正确性,直观的解法就是去把所有不确定的组合进行穷举,去试验,看看哪一个组合最终能填充使得最终数独是正确的。

看似可行,但是实际操作起来,这个组合数会让人大跌眼镜。

最多穷举的次数:3(第一行第一个格子的可能取值) × 1(第一行第二个格子的可能取值) × 2 (第一行第三个格子的可能取值) … × 1(第9行第9个格子的可能取值) = 150459195064320000000 次,这个就有点恐怖了,所以这个策略就先排除吧。

思路二:改进穷举法

穷举肯定是可行的,但是如果可以优化一下穷举,可能效果会更好,解出数独的时间会更快。

数独有个特性,就是每一行、每一列、每个小的九宫格内都是不重复的1-9,这三个条件是同时满足的。也就是当我们进行可能性穷举的时候,每次试探性的填充值进入一个尚未填充值的格子的时候,是会减少其它格子填充数字的可能性的。

也就是说,当我们向第一个格子中填入1之后,那么同行、同列、同九宫格中的所有未填充数字的格子就不可以再填入1,这样,就大大降低了最终穷举的可能性。我们递归的,每次填入之后都进行可能性的重置,然后再次填入,再重置,这样,就会大大降低迭代的轮数。

直接上代码(核心函数):

def solve(grid):
    canuse_array = [[[] for n in range(9)] for n in range(9)]
    for row in range(9):
        for column in range(9):
            if grid[row][column] == 0:  # 如果单元格内的数字为0,也就是尚未填充数字,就对其可能填充的数字集合进行试探性填充
                existed_set = {0}
                for index in range(9):  # 查看所在行列
                    existed_set.add(grid[row][index])  # 将待填充单元格的所在行的所有已经填充的数字加入集合
                    existed_set.add(grid[index][column])  # 将待填充单元格所在列的所有已填充的数字加入集合

                for i in range(3):  # 查看所在九宫格
                    for j in range(3):
                        existed_set.add(grid[row // 3 * 3 + i][column // 3 * 3 + j])  # 将单元格所在九宫格中的数字都写进已填写集合

                if len(existed_set) != 10:  # 如果该单元格所在的行列以及九宫格内的已填充数字包含10个(0-9),证明不需要填充
                    for canUse in range(1, 10):  # 查漏补缺,如果1-9这9个数字中有可以填充入单元格的,就进行填充去试
                        if canUse not in existed_set:
                            canuse_array[row][column].append(canUse)
            else:
                canuse_array[row][column].append(grid[row][column])

    for row in range(9):
        for colunm in range(9):
            # 找到canuse_array中的第一个可能性不为1个的位置
            if grid[row][colunm] == 0:
                for case in canuse_array[row][colunm]:
                    grid[row][colunm] = case
                    if solve(grid):
                        return True
                grid[row][colunm] = 0
                return False
    return True

最终的结果:

大概的耗时是0.2秒.png

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 216,496评论 6 501
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 92,407评论 3 392
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 162,632评论 0 353
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 58,180评论 1 292
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 67,198评论 6 388
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 51,165评论 1 299
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 40,052评论 3 418
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 38,910评论 0 274
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 45,324评论 1 310
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 37,542评论 2 332
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 39,711评论 1 348
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 35,424评论 5 343
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 41,017评论 3 326
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 31,668评论 0 22
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,823评论 1 269
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 47,722评论 2 368
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 44,611评论 2 353