安全皇后问题(N-Queens Problem)是经典的回溯算法问题,其解法的时间复杂度是指数级别的。并没有常数时间复杂度的解决方案。
以下是一个用回溯算法解决安全皇后问题的 Python 代码示例:
class Solution:
def solveNQueens(self, n: int) -> List[List[str]]:
# 检查当前位置是否合法
def is_valid(board, row, col):
# 检查列是否合法
for i in range(row):
if board[i][col] == 'Q':
return False
# 检查左上方是否合法
i, j = row - 1, col - 1
while i >= 0 and j >= 0:
if board[i][j] == 'Q':
return False
i -= 1
j -= 1
# 检查右上方是否合法
i, j = row - 1, col + 1
while i >= 0 and j < n:
if board[i][j] == 'Q':
return False
i -= 1
j += 1
return True
# 回溯求解
def backtrack(board, row):
# 终止条件,当所有行都尝试完成时,得到一个可行解
if row == n:
result.append([''.join(row) for row in board])
return
# 尝试在当前行的每个位置放置皇后
for col in range(n):
if is_valid(board, row, col):
# 放置皇后
board[row][col] = 'Q'
# 进入下一行进行尝试
backtrack(board, row + 1)
# 撤销放置的皇后
board[row][col] = '.'
# 初始化棋盘
board = [['.' for _ in range(n)] for _ in range(n)]
result = []
# 从第一行开始回溯求解
backtrack(board, 0)
return result
这段代码使用了回溯算法来求解安全皇后问题。它定义了两个辅助函数,is_valid
用于检查当前位置是否合法,backtrack
用于进行回溯搜索。
在 backtrack
函数中,首先检查是否达到了终止条件(即所有行都尝试完成),如果是,则将当前棋盘状态加入结果列表。然后,在当前行的每个位置尝试放置皇后,如果该位置合法,则继续进入下一行进行尝试。最后,撤销放置的皇后,进行下一个位置的尝试。
最后,初始化棋盘并从第一行开始调用 backtrack
函数,最终返回结果列表。
由于回溯算法的特点,时间复杂度为 O(N!),其中 N 表示皇后的数量。
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