C语言经典算法100例(三)

来源:互联网 发布:mysql限制 编辑:程序博客网 时间:2024/05/29 03:20

1.河内之塔

说明河内之塔(Towers of Hanoi)是法国人M.Claus(Lucas)于1883年从泰国带至法国的,河内为越战时北越的首都,即现在的胡志明市;1883年法国数学家 Edouard Lucas曾提及这个故事,据说创世纪时Benares有一座波罗教塔,是由三支钻石棒(Pag)所支撑,开始时神在第一根棒上放置64个由上至下依由小至大排列的金盘(Disc),并命令僧侣将所有的金盘从第一根石棒移至第三根石棒,且搬运过程中遵守大盘子在小盘子之下的原则,若每日仅搬一个盘子,则当盘子全数搬运完毕之时,此塔将毁损,而也就是世界末日来临之时。

解法如果柱子标为ABC,要由A搬至C,在只有一个盘子时,就将它直接搬至C,当有两个盘子,就将B当作辅助柱。如果盘数超过2个,将第三个以下的盘子遮起来,就很简单了,每次处理两个盘子,也就是:A->B、A ->C、B->C这三个步骤,而被遮住的部份,其实就是进入程式的递回处理。事实上,若有n个盘子,则移动完毕所需之次数为2^n - 1,所以当盘数为64时,则所需次数为:264- 1 = 18446744073709551615为5.05390248594782e+16年,也就是约5000世纪,如果对这数字没什幺概念,就假设每秒钟搬一个盘子好了,也要约5850亿年左右。

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  1. <span style="font-family: KaiTi_GB2312;">/************************************************************************/ 
  2. /* 汉诺塔问题                                                           */ 
  3. /************************************************************************/ 
  4. void Hanoi(int n,char A,char B,char C) 
  5.     if(n == 1) 
  6.     { 
  7.         printf("Move sheet %d from %c to %c \n",n,A,C); 
  8.     } 
  9.     else 
  10.     { 
  11.         Hanoi(n-1,A,C,B); 
  12.         printf("Move sheet %d from %c to %c \n",n,A,B); 
  13.         Hanoi(n-1,B,A,C); 
  14.     } 
  15. }</span> 
/************************************************************************//* 汉诺塔问题                                                           *//************************************************************************/void Hanoi(int n,char A,char B,char C){if(n == 1){printf("Move sheet %d from %c to %c \n",n,A,C);}else{Hanoi(n-1,A,C,B);printf("Move sheet %d from %c to %c \n",n,A,B);Hanoi(n-1,B,A,C);}}

运行结果:

2. 费式数列

说明

Fibonacci为1200年代的欧洲数学家,在他的着作中曾经提到:「若有一只免子每个月生一只小免子,一个月后小免子也开始生产。起初只有一只免子,一个月后就有两只免子,二个月后有三只免子,三个月后有五只免子(小免子投入生产)......。

如果不太理解这个例子的话,举个图就知道了,注意新生的小免子需一个月成长期才会投入生产,类似的道理也可以用于植物的生长,这就是Fibonacci数列,一般习惯称之为费氏数列,例如以下: 1、1 、2、3、5、8、13、21、34、55、89......

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  1. <span style="font-family: KaiTi_GB2312;">/************************************************************************/ 
  2. /* fibonacci数列                                                                  */ 
  3. /************************************************************************/ 
  4. void fibonacci() 
  5.     int Fib[N] = {0}; 
  6.     int i = 0; 
  7.     Fib[0] = 0; 
  8.     Fib[1] = 1; 
  9.  
  10.     for(i = 2; i < N; i++) 
  11.         Fib[i] = Fib[i-1] + Fib[i-2]; 
  12.      
  13.     for(i = 1; i < N; i++) 
  14.         printf("%d ",Fib[i]); 
  15.     printf("\n"); 
  16. }</span> 
/************************************************************************//* fibonacci数列                                                                  *//************************************************************************/void fibonacci(){int Fib[N] = {0};int i = 0;Fib[0] = 0;Fib[1] = 1;for(i = 2; i < N; i++)Fib[i] = Fib[i-1] + Fib[i-2];for(i = 1; i < N; i++)printf("%d ",Fib[i]);printf("\n");}

3. 字串核对

说明今日的一些高阶程式语言对于字串的处理支援越来越强大(例如Java、Perl等),不过字串搜寻本身仍是个值得探讨的课题,在这边以Boyer- Moore法来说明如何进行字串说明,这个方法快且原理简洁易懂。

解法字串搜寻本身不难,使用暴力法也可以求解,但如何快速搜寻字串就不简单了,传统的字串搜寻是从关键字与字串的开头开始比对,例如Knuth-Morris-Pratt演算法字串搜寻,这个方法也不错,不过要花时间在公式计算上;Boyer-Moore字串核对改由关键字的后面开始核对字串,并制作前进表,如果比对不符合则依前进表中的值前进至下一个核对处,假设是p好了,然后比对字串中p-n+1至p的值是否与关键字相同。

如果关键字中有重复出现的字元,则前进值就会有两个以上的值,此时则取前进值较小的值,如此就不会跳过可能的位置,例如texture这个关键字,t的前进值应该取后面的3而不是取前面的7。

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  1. <span style="font-family: KaiTi_GB2312;">#include <stdio.h>  
  2. #include <stdlib.h>  
  3. #include <string.h>  
  4.  
  5. void table(char*);// 建立前进表  
  6. int search(int,char*, char*);// 搜寻关键字  
  7. void substring(char*,char*, int,int); // 取出子字串 
  8.  
  9. int skip[256];  
  10.  
  11. int main(void) {  
  12. char str_input[80];  
  13. char str_key[80];  
  14. char tmp[80] = {'\0'};  
  15. int m, n, p;  
  16. printf("请输入字串:");  
  17. gets(str_input);  
  18. printf("请输入搜寻关键字:");  
  19. gets(str_key);  
  20. m = strlen(str_input); // 计算字串长度  
  21. n = strlen(str_key);  
  22. table(str_key);  
  23. p = search(n-1, str_input, str_key);  
  24.  
  25. while(p != -1) {  
  26. substring(str_input, tmp, p, m);  
  27. printf("%s\n", tmp);  
  28. p = search(p+n+1, str_input, str_key);  
  29. }  
  30.  
  31. printf("\n");  
  32. return 0;  
  33. }  
  34.  
  35. void table(char *key) {  
  36. int k, n;  
  37. n = strlen(key);  
  38. for(k = 0; k <= 255; k++)  
  39. skip[k] = n;  
  40. for(k = 0; k < n - 1; k++)  
  41. skip[key[k]] = n - k - 1;  
  42. }  
  43.  
  44. int search(int p,char* input, char* key) {  
  45. int i, m, n;  
  46. char tmp[80] = {'\0'};  
  47. m = strlen(input);  
  48. n = strlen(key);  
  49.  
  50. while(p < m) {  
  51. substring(input, tmp, p-n+1, p);  
  52. if(!strcmp(tmp, key)) // 比较两字串是否相同 
  53. return p-n+1;  
  54. p += skip[input[p]];  
  55. }  
  56. return -1;  
  57. }  
  58.  
  59. void substring(char *text,char* tmp, int s,int e) {  
  60. int i, j;  
  61. for(i = s, j = 0; i <= e; i++, j++)  
  62.     mp[j] = text[i];  
  63. tmp[j] = '\0';  
  64. </span> 
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> void table(char*); // 建立前进表 int search(int, char*, char*); // 搜寻关键字 void substring(char*, char*, int, int); // 取出子字串 int skip[256]; int main(void) { char str_input[80]; char str_key[80]; char tmp[80] = {'\0'}; int m, n, p; printf("请输入字串:"); gets(str_input); printf("请输入搜寻关键字:"); gets(str_key); m = strlen(str_input); // 计算字串长度 n = strlen(str_key); table(str_key); p = search(n-1, str_input, str_key); while(p != -1) { substring(str_input, tmp, p, m); printf("%s\n", tmp); p = search(p+n+1, str_input, str_key); } printf("\n"); return 0; } void table(char *key) { int k, n; n = strlen(key); for(k = 0; k <= 255; k++) skip[k] = n; for(k = 0; k < n - 1; k++) skip[key[k]] = n - k - 1; } int search(int p, char* input, char* key) { int i, m, n; char tmp[80] = {'\0'}; m = strlen(input); n = strlen(key); while(p < m) { substring(input, tmp, p-n+1, p); if(!strcmp(tmp, key)) // 比较两字串是否相同 return p-n+1; p += skip[input[p]]; } return -1; } void substring(char *text, char* tmp, int s, int e) { int i, j; for(i = s, j = 0; i <= e; i++, j++) mp[j] = text[i]; tmp[j] = '\0'; }

4.三色棋

三色旗的问题最早由E.W.Dijkstra所提出,他所使用的用语为Dutch Nation Flag(Dijkstra为荷兰人),而多数的作者则使用Three-ColorFlag来称之。

假设有一条绳子,上面有红、白、蓝三种颜色的旗子,起初绳子上的旗子颜色并没有顺序,您希望将之分类,并排列为蓝、白、红的顺序,要如何移动次数才会最少,注意您只能在绳子上进行这个动作,而且一次只能调换两个旗子。

解法

在一条绳子上移动,在程式中也就意味只能使用一个阵列,而不使用其它的阵列来作辅助,问题的解法很简单,您可以自己想像一下在移动旗子,从绳子开头进行,遇到蓝色往前移,遇到白色留在中间,遇到红色往后移,如下所示:

只是要让移动次数最少的话,就要有些技巧:

如果图中W所在的位置为白色,则W+1,表示未处理的部份移至至白色群组。

如果W部份为蓝色,则B与W的元素对调,而B与W必须各+1,表示两个群组都多了一个元素。

如果W所在的位置是红色,则将W与R交换,但R要减1,表示未处理的部份减1。

注意B、W、R并不是三色旗的个数,它们只是一个移动的指标;什幺时候移动结束呢?一开始时未处理的R指标会是等于旗子的总数,当R的索引数减至少于W的索引数时,表示接下来的旗子就都是红色了,此时就可以结束移动,如下所示:

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  1. <span style="font-family: KaiTi_GB2312;">#include <stdio.h>  
  2. #include <stdlib.h>  
  3. #include <string.h>  
  4.  
  5. #define BLUE 'b'  
  6. #define WHITE 'w'  
  7. #define RED 'r'  
  8.  
  9. #define SWAP(x, y) { char temp; \ 
  10.                      temp = color[x]; \ 
  11.                      color[x] = color[y]; \ 
  12.                      color[y] = temp; } 
  13.  
  14. int main() { 
  15.     char color[] = {'r','w', 'b','w', 'w',  
  16.                     'b', 'r','b', 'w','r', '\0'};  
  17.  
  18.     int wFlag = 0; 
  19.     int bFlag = 0; 
  20.     int rFlag = strlen(color) - 1; 
  21.     int i;  
  22.  
  23.     for(i = 0; i < strlen(color); i++)  
  24.         printf("%c ", color[i]);  
  25.     printf("\n");  
  26.  
  27.     while(wFlag <= rFlag) { 
  28.         if(color[wFlag] == WHITE) 
  29.             wFlag++; 
  30.         else if(color[wFlag] == BLUE) { 
  31.             SWAP(bFlag, wFlag); 
  32.             bFlag++; wFlag++; 
  33.         }  
  34.         else {  
  35.             while(wFlag < rFlag && color[rFlag] == RED) 
  36.               rFlag--; 
  37.             SWAP(rFlag, wFlag); 
  38.             rFlag--; 
  39.         }  
  40.     }  
  41.  
  42.     for(i = 0; i < strlen(color); i++)  
  43.         printf("%c ", color[i]);  
  44.     printf("\n");  
  45.  
  46.     return 0;  
  47. }  
  48. </span> 
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #define BLUE 'b' #define WHITE 'w' #define RED 'r' #define SWAP(x, y) { char temp; \                     temp = color[x]; \                     color[x] = color[y]; \                     color[y] = temp; }int main() {    char color[] = {'r', 'w', 'b', 'w', 'w',                     'b', 'r', 'b', 'w', 'r', '\0'};     int wFlag = 0;    int bFlag = 0;    int rFlag = strlen(color) - 1;    int i;     for(i = 0; i < strlen(color); i++)         printf("%c ", color[i]);     printf("\n");     while(wFlag <= rFlag) {        if(color[wFlag] == WHITE)            wFlag++;        else if(color[wFlag] == BLUE) {            SWAP(bFlag, wFlag);            bFlag++; wFlag++;        }         else {             while(wFlag < rFlag && color[rFlag] == RED)              rFlag--;            SWAP(rFlag, wFlag);            rFlag--;        }     }     for(i = 0; i < strlen(color); i++)         printf("%c ", color[i]);     printf("\n");     return 0; } 

5. 老鼠走迷官(一)

说明老鼠走迷宫是递回求解的基本题型,我们在二维阵列中使用2表示迷宫墙壁,使用1来表示老鼠的行走路径,试以程式求出由入口至出口的路径。

解法老鼠的走法有上、左、下、右四个方向,在每前进一格之后就选一个方向前进,无法前进时退回选择下一个可前进方向,如此在阵列中依序测试四个方向,直到走到出口为止,这是递回的基本题,请直接看程式应就可以理解。

[cpp] view plaincopyprint?
  1. <span style="font-family: KaiTi_GB2312;">#include <stdio.h> 
  2. #include <stdlib.h>  
  3.  
  4. int visit(int,int);  
  5.  
  6. int maze[7][7] = {{2, 2, 2, 2, 2, 2, 2},  
  7.                   {2, 0, 0, 0, 0, 0, 2},  
  8.                   {2, 0, 2, 0, 2, 0, 2},  
  9.                   {2, 0, 0, 2, 0, 2, 2},  
  10.                   {2, 2, 0, 2, 0, 2, 2},  
  11.                   {2, 0, 0, 0, 0, 0, 2},  
  12.                   {2, 2, 2, 2, 2, 2, 2}};  
  13.  
  14. int startI = 1, startJ = 1;  // 入口 
  15. int endI = 5, endJ = 5; // 出口 
  16. int success = 0; 
  17.  
  18. int main(void) {  
  19.     int i, j;  
  20.  
  21.     printf("显示迷宫:\n");  
  22.     for(i = 0; i < 7; i++) {  
  23.         for(j = 0; j < 7; j++)  
  24.             if(maze[i][j] == 2)  
  25.                 printf("█");  
  26.             else  
  27.                 printf("  ");  
  28.         printf("\n");  
  29.     }  
  30.  
  31.     if(visit(startI, startJ) == 0) 
  32.         printf("\n没有找到出口!\n");  
  33.     else {  
  34.         printf("\n显示路径:\n");  
  35.         for(i = 0; i < 7; i++) {  
  36.             for(j = 0; j < 7; j++) {  
  37.                 if(maze[i][j] == 2)  
  38.                     printf("█");  
  39.                 else if(maze[i][j] == 1)  
  40.                     printf("◇");  
  41.                 else  
  42.                     printf("  ");  
  43.             }  
  44.             printf("\n");  
  45.         }  
  46.     }  
  47.  
  48.     return 0;  
  49. }  
  50.  
  51. int visit(int i,int j) {  
  52.     maze[i][j] = 1;  
  53.  
  54.     if(i == endI && j == endJ) 
  55.         success = 1;  
  56.  
  57.     if(success != 1 && maze[i][j+1] == 0) visit(i, j+1);  
  58.     if(success != 1 && maze[i+1][j] == 0) visit(i+1, j);  
  59.     if(success != 1 && maze[i][j-1] == 0) visit(i, j-1);  
  60.     if(success != 1 && maze[i-1][j] == 0) visit(i-1, j);  
  61.  
  62.     if(success != 1)  
  63.         maze[i][j] = 0;  
  64.      
  65.     return success;  
  66. }   
  67. </span> 
#include <stdio.h>#include <stdlib.h> int visit(int, int); int maze[7][7] = {{2, 2, 2, 2, 2, 2, 2},                   {2, 0, 0, 0, 0, 0, 2},                   {2, 0, 2, 0, 2, 0, 2},                   {2, 0, 0, 2, 0, 2, 2},                   {2, 2, 0, 2, 0, 2, 2},                   {2, 0, 0, 0, 0, 0, 2},                   {2, 2, 2, 2, 2, 2, 2}}; int startI = 1, startJ = 1;  // 入口int endI = 5, endJ = 5;  // 出口int success = 0;int main(void) {     int i, j;     printf("显示迷宫:\n");     for(i = 0; i < 7; i++) {         for(j = 0; j < 7; j++)             if(maze[i][j] == 2)                 printf("█");             else                 printf("  ");         printf("\n");     }     if(visit(startI, startJ) == 0)        printf("\n没有找到出口!\n");     else {         printf("\n显示路径:\n");         for(i = 0; i < 7; i++) {             for(j = 0; j < 7; j++) {                 if(maze[i][j] == 2)                     printf("█");                 else if(maze[i][j] == 1)                     printf("◇");                 else                     printf("  ");             }             printf("\n");         }     }     return 0; } int visit(int i, int j) {     maze[i][j] = 1;     if(i == endI && j == endJ)        success = 1;     if(success != 1 && maze[i][j+1] == 0) visit(i, j+1);     if(success != 1 && maze[i+1][j] == 0) visit(i+1, j);     if(success != 1 && maze[i][j-1] == 0) visit(i, j-1);     if(success != 1 && maze[i-1][j] == 0) visit(i-1, j);     if(success != 1)         maze[i][j] = 0;         return success; }  

6.老鼠走迷官(二)

说明由于迷宫的设计,老鼠走迷宫的入口至出口路径可能不只一条,如何求出所有的路径呢?

解法求所有路径看起来复杂但其实更简单,只要在老鼠走至出口时显示经过的路径,然后退回上一格重新选择下一个位置继续递回就可以了,比求出单一路径还简单,我们的程式只要作一点修改就可以了。

[cpp] view plaincopyprint?
  1. <span style="font-family: KaiTi_GB2312;">#include <stdio.h> 
  2. #include <stdlib.h>  
  3.  
  4. void visit(int,int); 
  5.  
  6. int maze[9][9] = {{2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2}, 
  7.                   {2, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 2}, 
  8.                   {2, 0, 2, 2, 0, 2, 2, 0, 2}, 
  9.                   {2, 0, 2, 0, 0, 2, 0, 0, 2}, 
  10.                   {2, 0, 2, 0, 2, 0, 2, 0, 2}, 
  11.                   {2, 0, 0, 0, 0, 0, 2, 0, 2}, 
  12.                   {2, 2, 0, 2, 2, 0, 2, 2, 2}, 
  13.                   {2, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 2}, 
  14.                   {2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2}}; 
  15.  
  16. int startI = 1, startJ = 1;  // 入口 
  17. int endI = 7, endJ = 7; // 出口 
  18.  
  19. int main(void) {  
  20.     int i, j;  
  21.  
  22.     printf("显示迷宫:\n");  
  23.     for(i = 0; i < 7; i++) {  
  24.         for(j = 0; j < 7; j++)  
  25.             if(maze[i][j] == 2)  
  26.                 printf("█");  
  27.             else  
  28.                 printf("  ");  
  29.         printf("\n");  
  30.     }  
  31.  
  32.     visit(startI, startJ); 
  33.  
  34.     return 0;  
  35. }  
  36.  
  37. void visit(int i,int j) { 
  38.     int m, n; 
  39.  
  40.     maze[i][j] = 1;  
  41.  
  42.     if(i == endI && j == endJ) { 
  43.         printf("\n显示路径:\n"); 
  44.         for(m = 0; m < 9; m++) { 
  45.             for(n = 0; n < 9; n++) 
  46.                 if(maze[m][n] == 2) 
  47.                     printf("█"); 
  48.                 else if(maze[m][n] == 1) 
  49.                     printf("◇"); 
  50.                 else 
  51.                     printf("  "); 
  52.             printf("\n"); 
  53.         } 
  54.     } 
  55.  
  56.     if(maze[i][j+1] == 0) visit(i, j+1); 
  57.     if(maze[i+1][j] == 0) visit(i+1, j); 
  58.     if(maze[i][j-1] == 0) visit(i, j-1); 
  59.     if(maze[i-1][j] == 0) visit(i-1, j); 
  60.  
  61.     maze[i][j] = 0; 
  62. }   
  63.  
  64. </span> 
#include <stdio.h>#include <stdlib.h> void visit(int, int);int maze[9][9] = {{2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2},                  {2, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 2},                  {2, 0, 2, 2, 0, 2, 2, 0, 2},                  {2, 0, 2, 0, 0, 2, 0, 0, 2},                  {2, 0, 2, 0, 2, 0, 2, 0, 2},                  {2, 0, 0, 0, 0, 0, 2, 0, 2},                  {2, 2, 0, 2, 2, 0, 2, 2, 2},                  {2, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 2},                  {2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2}};int startI = 1, startJ = 1;  // 入口int endI = 7, endJ = 7;  // 出口int main(void) {     int i, j;     printf("显示迷宫:\n");     for(i = 0; i < 7; i++) {         for(j = 0; j < 7; j++)             if(maze[i][j] == 2)                 printf("█");             else                 printf("  ");         printf("\n");     }     visit(startI, startJ);    return 0; } void visit(int i, int j) {    int m, n;    maze[i][j] = 1;     if(i == endI && j == endJ) {        printf("\n显示路径:\n");        for(m = 0; m < 9; m++) {            for(n = 0; n < 9; n++)                if(maze[m][n] == 2)                    printf("█");                else if(maze[m][n] == 1)                    printf("◇");                else                    printf("  ");            printf("\n");        }    }    if(maze[i][j+1] == 0) visit(i, j+1);    if(maze[i+1][j] == 0) visit(i+1, j);    if(maze[i][j-1] == 0) visit(i, j-1);    if(maze[i-1][j] == 0) visit(i-1, j);    maze[i][j] = 0;}  

7. 骑士走棋盘

说明骑士旅游(Knight tour)在十八世纪初倍受数学家与拼图迷的注意,它什么时候被提出已不可考,骑士的走法为西洋棋的走法,骑士可以由任一个位置出发,它要如何走完[所有的位置?

解法骑士的走法,基本上可以使用递回来解决,但是纯綷的递回在维度大时相当没有效率,一个聪明的解法由J.C. Warnsdorff在1823年提出,简单的说,先将最难的位置走完,接下来的路就宽广了,骑士所要走的下一步,「为下一步再选择时,所能走的步数最少的一步。」,使用这个方法,在不使用递回的情况下,可以有较高的机率找出走法(找不到走法的机会也是有的)。

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  1. <span style="font-family: KaiTi_GB2312;">#include <stdio.h>  
  2.  
  3. int board[8][8] = {0};  
  4.  
  5.  
  6. int travel(int x,int y) { 
  7.     // 对应骑士可走的八个方向 
  8.     int ktmove1[8] = {-2, -1, 1, 2, 2, 1, -1, -2}; 
  9.     int ktmove2[8] = {1, 2, 2, 1, -1, -2, -2, -1}; 
  10.  
  11.     // 测试下一步的出路 
  12.     int nexti[8] = {0}; 
  13.     int nextj[8] = {0}; 
  14.     // 记录出路的个数 
  15.     int exists[8] = {0}; 
  16.     int i, j, k, m, l; 
  17.     int tmpi, tmpj; 
  18.     int count, min, tmp; 
  19.  
  20.     i = x; 
  21.     j = y; 
  22.     board[i][j] = 1; 
  23.  
  24.     for(m = 2; m <= 64; m++) { 
  25.         for(l = 0; l < 8; l++)  
  26.             exists[l] = 0; 
  27.  
  28.         l = 0; 
  29.  
  30.         // 试探八个方向 
  31.         for(k = 0; k < 8; k++) { 
  32.             tmpi = i + ktmove1[k]; 
  33.             tmpj = j + ktmove2[k]; 
  34.  
  35.             // 如果是边界了,不可走 
  36.             if(tmpi < 0 || tmpj < 0 || tmpi > 7 || tmpj > 7) 
  37.                 continue
  38.  
  39.             // 如果这个方向可走,记录下来 
  40.             if(board[tmpi][tmpj] == 0) { 
  41.                 nexti[l] = tmpi; 
  42.                 nextj[l] = tmpj; 
  43.                 // 可走的方向加一个 
  44.                 l++; 
  45.             } 
  46.         } 
  47.  
  48.         count = l; 
  49.         // 如果可走的方向为0个,返回 
  50.         if(count == 0) { 
  51.             return 0; 
  52.         } 
  53.         else if(count == 1) { 
  54.             // 只有一个可走的方向 
  55.             // 所以直接是最少出路的方向 
  56.             min = 0; 
  57.         } 
  58.         else
  59.             // 找出下一个位置的出路数 
  60.             for(l = 0; l < count; l++) { 
  61.                 for(k = 0; k < 8; k++) { 
  62.                     tmpi = nexti[l] + ktmove1[k]; 
  63.                     tmpj = nextj[l] + ktmove2[k]; 
  64.                     if(tmpi < 0 || tmpj < 0 ||  
  65.                        tmpi > 7 || tmpj > 7) { 
  66.                         continue
  67.                     } 
  68.                     if(board[tmpi][tmpj] == 0) 
  69.                         exists[l]++; 
  70.                 } 
  71.             } 
  72.             tmp = exists[0]; 
  73.             min = 0; 
  74.             // 从可走的方向中寻找最少出路的方向 
  75.             for(l = 1; l < count; l++) { 
  76.                 if(exists[l] < tmp) { 
  77.                     tmp = exists[l]; 
  78.                     min = l; 
  79.                 } 
  80.             } 
  81.         } 
  82.  
  83.         // 走最少出路的方向 
  84.         i = nexti[min]; 
  85.         j = nextj[min]; 
  86.         board[i][j] = m; 
  87.     } 
  88.  
  89.     return 1; 
  90. }  
  91. int main(void) { 
  92.     int startx, starty; 
  93.     int i, j; 
  94.     printf("输入起始点:"); 
  95.     scanf("%d %d", &startx, &starty); 
  96.      
  97.     if(travel(startx, starty)) { 
  98.         printf("游历完成!\n"); 
  99.     } 
  100.     else
  101.         printf("游历失败!\n"); 
  102.     } 
  103.      
  104.     for(i = 0; i < 8; i++) { 
  105.         for(j = 0; j < 8; j++) { 
  106.             printf("%2d ", board[i][j]); 
  107.         } 
  108.         putchar('\n'); 
  109.     } 
  110.     return 0; 
  111. } </span> 
#include <stdio.h> int board[8][8] = {0}; int travel(int x, int y) {    // 对应骑士可走的八个方向    int ktmove1[8] = {-2, -1, 1, 2, 2, 1, -1, -2};    int ktmove2[8] = {1, 2, 2, 1, -1, -2, -2, -1};    // 测试下一步的出路    int nexti[8] = {0};    int nextj[8] = {0};    // 记录出路的个数    int exists[8] = {0};    int i, j, k, m, l;    int tmpi, tmpj;    int count, min, tmp;    i = x;    j = y;    board[i][j] = 1;    for(m = 2; m <= 64; m++) {        for(l = 0; l < 8; l++)             exists[l] = 0;        l = 0;        // 试探八个方向        for(k = 0; k < 8; k++) {            tmpi = i + ktmove1[k];            tmpj = j + ktmove2[k];            // 如果是边界了,不可走            if(tmpi < 0 || tmpj < 0 || tmpi > 7 || tmpj > 7)                continue;            // 如果这个方向可走,记录下来            if(board[tmpi][tmpj] == 0) {                nexti[l] = tmpi;                nextj[l] = tmpj;                // 可走的方向加一个                l++;            }        }        count = l;        // 如果可走的方向为0个,返回        if(count == 0) {            return 0;        }        else if(count == 1) {            // 只有一个可走的方向            // 所以直接是最少出路的方向            min = 0;        }        else {            // 找出下一个位置的出路数            for(l = 0; l < count; l++) {                for(k = 0; k < 8; k++) {                    tmpi = nexti[l] + ktmove1[k];                    tmpj = nextj[l] + ktmove2[k];                    if(tmpi < 0 || tmpj < 0 ||                        tmpi > 7 || tmpj > 7) {                        continue;                    }                    if(board[tmpi][tmpj] == 0)                        exists[l]++;                }            }            tmp = exists[0];            min = 0;            // 从可走的方向中寻找最少出路的方向            for(l = 1; l < count; l++) {                if(exists[l] < tmp) {                    tmp = exists[l];                    min = l;                }            }        }        // 走最少出路的方向        i = nexti[min];        j = nextj[min];        board[i][j] = m;    }    return 1;} int main(void) {    int startx, starty;    int i, j;    printf("输入起始点:");    scanf("%d %d", &startx, &starty);    if(travel(startx, starty)) {        printf("游历完成!\n");    }    else {        printf("游历失败!\n");    }    for(i = 0; i < 8; i++) {        for(j = 0; j < 8; j++) {            printf("%2d ", board[i][j]);        }        putchar('\n');    }    return 0;} 

8.八皇后

说明西洋棋中的皇后可以直线前进,吃掉遇到的所有棋子,如果棋盘上有八个皇后,则这八个皇后如何相安无事的放置在棋盘上,1970年与1971年, E.W.Dijkstra与N.Wirth曾经用这个问题来讲解程式设计之技巧。

解法关于棋盘的问题,都可以用递回求解,然而如何减少递回的次数?在八个皇后的问题中,不必要所有的格子都检查过,例如若某列检查过,该该列的其它格子就不用再检查了,这个方法称为分支修剪。

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  1. <span style="font-family: KaiTi_GB2312;">#include <stdio.h>  
  2. #include <stdlib.h>  
  3. #define N 8  
  4.  
  5. int column[N+1]; // 同栏是否有皇后,1表示有  
  6. int rup[2*N+1]; // 右上至左下是否有皇后 
  7. int lup[2*N+1]; // 左上至右下是否有皇后  
  8. int queen[N+1] = {0};  
  9. int num; // 解答编号 
  10.  
  11. //void backtrack(int); // 递回求解  
  12.  
  13.  
  14.  
  15. void showAnswer() { 
  16.     int x, y; 
  17.     printf("\n解答 %d\n", ++num); 
  18.     for(y = 1; y <= N; y++) { 
  19.         for(x = 1; x <= N; x++) { 
  20.             if(queen[y] == x) { 
  21.                 printf(" Q"); 
  22.             } 
  23.             else
  24.                 printf(" ."); 
  25.             } 
  26.         } 
  27.         printf("\n"); 
  28.     } 
  29.  
  30. void backtrack(int i) {  
  31.     int j; 
  32.      
  33.     if(i > N) {  
  34.         showAnswer(); 
  35.     }  
  36.     else {  
  37.         for(j = 1; j <= N; j++) {  
  38.             if(column[j] == 1 &&  
  39.                 rup[i+j] == 1 && lup[i-j+N] == 1) {  
  40.                 queen[i] = j;  
  41.                 // 设定为占用 
  42.                 column[j] = rup[i+j] = lup[i-j+N] = 0;  
  43.                 backtrack(i+1);  
  44.                 column[j] = rup[i+j] = lup[i-j+N] = 1;  
  45.             }  
  46.         }  
  47.     }  
  48. }  
  49. int main(void) {  
  50.     int i;  
  51.     num = 0;  
  52.      
  53.     for(i = 1; i <= N; i++)  
  54.         column[i] = 1;  
  55.      
  56.     for(i = 1; i <= 2*N; i++)  
  57.         rup[i] = lup[i] = 1;  
  58.      
  59.     backtrack(1);  
  60.      
  61.     return 0;  
  62. } </span> 
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #define N 8 int column[N+1]; // 同栏是否有皇后,1表示有 int rup[2*N+1]; // 右上至左下是否有皇后 int lup[2*N+1]; // 左上至右下是否有皇后 int queen[N+1] = {0}; int num; // 解答编号 //void backtrack(int); // 递回求解 void showAnswer() {    int x, y;    printf("\n解答 %d\n", ++num);    for(y = 1; y <= N; y++) {        for(x = 1; x <= N; x++) {            if(queen[y] == x) {                printf(" Q");            }            else {                printf(" .");            }        }        printf("\n");    }}void backtrack(int i) {     int j;    if(i > N) {         showAnswer();    }     else {         for(j = 1; j <= N; j++) {             if(column[j] == 1 && rup[i+j] == 1 && lup[i-j+N] == 1) {                 queen[i] = j;                 // 设定为占用                column[j] = rup[i+j] = lup[i-j+N] = 0;                 backtrack(i+1);                 column[j] = rup[i+j] = lup[i-j+N] = 1;             }         }     } } int main(void) {     int i;     num = 0;     for(i = 1; i <= N; i++)         column[i] = 1;     for(i = 1; i <= 2*N; i++)         rup[i] = lup[i] = 1;     backtrack(1);     return 0; } 

9.八枚银币

说明现有八枚银币a b c d e f g h,已知其中一枚是假币,其重量不同于真币,但不知是较轻或较重,如何使用天平以最少的比较次数,决定出哪枚是假币,并得知假币比真币较轻或较重。

解法单就求假币的问题是不难,但问题限制使用最少的比较次数,所以我们不能以单纯的回圈比较来求解,我们可以使用决策树(decision tree),使用分析与树状图来协助求解。一个简单的状况是这样的,我们比较a+b+c与d+e+f ,如果相等,则假币必是g或h,我们先比较g或h哪个较重,如果g较重,再与a比较(a是真币),如果g等于a,则g为真币,则h为假币,由于h比g轻而 g是真币,则h假币的重量比真币轻。

[cpp] view plaincopyprint?
  1. <span style="font-family: KaiTi_GB2312;">#include <stdio.h>  
  2. #include <stdlib.h>  
  3. #include <time.h>  
  4.   
  5. void compare(int[],int, int,int);  
  6. void eightcoins(int[]);  
  7.   
  8. int main(void) {  
  9.     int coins[8] = {0};  
  10.     int i;  
  11.  
  12.     srand(time(NULL));  
  13.  
  14.     for(i = 0; i < 8; i++)  
  15.         coins[i] = 10;  
  16.  
  17.     printf("\n输入假币重量(比10大或小):");  
  18.     scanf("%d", &i);  
  19.     coins[rand() % 8] = i;  
  20.  
  21.     eightcoins(coins);  
  22.  
  23.     printf("\n\n列出所有钱币重量:");  
  24.     for(i = 0; i < 8; i++)  
  25.         printf("%d ", coins[i]);  
  26.  
  27.     printf("\n");  
  28.  
  29.     return 0;  
  30. }  
  31.  
  32. void compare(int coins[],int i, int j,int k) {  
  33.     if(coins[i] > coins[k])  
  34.         printf("\n假币 %d 较重", i+1);  
  35.     else  
  36.         printf("\n假币 %d 较轻", j+1);  
  37. }  
  38.  
  39. void eightcoins(int coins[]) {  
  40.     if(coins[0]+coins[1]+coins[2] ==  
  41.        coins[3]+coins[4]+coins[5]) {  
  42.         if(coins[6] > coins[7])  
  43.             compare(coins, 6, 7, 0);  
  44.         else  
  45.             compare(coins, 7, 6, 0);  
  46.     }  
  47.     else if(coins[0]+coins[1]+coins[2] >  
  48.             coins[3]+coins[4]+coins[5]) {  
  49.         if(coins[0]+coins[3] == coins[1]+coins[4])  
  50.             compare(coins, 2, 5, 0);  
  51.         else if(coins[0]+coins[3] > coins[1]+coins[4])  
  52.             compare(coins, 0, 4, 1);  
  53.         if(coins[0]+coins[3] < coins[1]+coins[4])  
  54.             compare(coins, 1, 3, 0);  
  55.     }  
  56.     else if(coins[0]+coins[1]+coins[2] < 
  57.             coins[3]+coins[4]+coins[5]) {  
  58.         if(coins[0]+coins[3] == coins[1]+coins[4])  
  59.             compare(coins, 5, 2, 0);  
  60.         else if(coins[0]+coins[3] > coins[1]+coins[4])  
  61.             compare(coins, 3, 1, 0);  
  62.         if(coins[0]+coins[3] < coins[1]+coins[4])  
  63.             compare(coins, 4, 0, 1);  
  64.     }  
  65. }  
  66.  
  67. </span> 
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <time.h>  void compare(int[], int, int, int); void eightcoins(int[]);  int main(void) {     int coins[8] = {0};     int i;     srand(time(NULL));     for(i = 0; i < 8; i++)         coins[i] = 10;     printf("\n输入假币重量(比10大或小):");     scanf("%d", &i);     coins[rand() % 8] = i;     eightcoins(coins);     printf("\n\n列出所有钱币重量:");     for(i = 0; i < 8; i++)         printf("%d ", coins[i]);     printf("\n");     return 0; } void compare(int coins[], int i, int j, int k) {     if(coins[i] > coins[k])         printf("\n假币 %d 较重", i+1);     else         printf("\n假币 %d 较轻", j+1); } void eightcoins(int coins[]) {     if(coins[0]+coins[1]+coins[2] ==        coins[3]+coins[4]+coins[5]) {         if(coins[6] > coins[7])             compare(coins, 6, 7, 0);         else             compare(coins, 7, 6, 0);     }     else if(coins[0]+coins[1]+coins[2] >             coins[3]+coins[4]+coins[5]) {         if(coins[0]+coins[3] == coins[1]+coins[4])             compare(coins, 2, 5, 0);         else if(coins[0]+coins[3] > coins[1]+coins[4])             compare(coins, 0, 4, 1);         if(coins[0]+coins[3] < coins[1]+coins[4])             compare(coins, 1, 3, 0);     }     else if(coins[0]+coins[1]+coins[2] <            coins[3]+coins[4]+coins[5]) {         if(coins[0]+coins[3] == coins[1]+coins[4])             compare(coins, 5, 2, 0);         else if(coins[0]+coins[3] > coins[1]+coins[4])             compare(coins, 3, 1, 0);         if(coins[0]+coins[3] < coins[1]+coins[4])             compare(coins, 4, 0, 1);     } } 

10.生命游戏

说明生命游戏(game of life)为1970年由英国数学家J. H. Conway所提出,某一细胞的邻居包括上、下、左、右、左上、左下、右上与右下相邻之细胞,游戏规则如下:

孤单死亡:如果细胞的邻居小于一个,则该细胞在下一次状态将死亡。

拥挤死亡:如果细胞的邻居在四个以上,则该细胞在下一次状态将死亡。

稳定:如果细胞的邻居为二个或三个,则下一次状态为稳定存活。

复活:如果某位置原无细胞存活,而该位置的邻居为三个,则该位置将复活一细胞。

解法生命游戏的规则可简化为以下,并使用CASE比对即可使用程式实作:

邻居个数为0、1、4、5、6、7、8时,则该细胞下次状态为死亡。

邻居个数为2时,则该细胞下次状态为复活。

邻居个数为3时,则该细胞下次状态为稳定。

[cpp] view plaincopyprint?
  1. <span style="font-family: KaiTi_GB2312;">#include <stdio.h>  
  2. #include <stdlib.h>  
  3. #include <ctype.h>  
  4.  
  5. #define MAXROW 10  
  6. #define MAXCOL 25  
  7. #define DEAD 0  
  8. #define ALIVE 1  
  9. int map[MAXROW][MAXCOL], newmap[MAXROW][MAXCOL];  
  10.  
  11. void init();  
  12. int neighbors(int,int); 
  13. void outputMap(); 
  14. void copyMap(); 
  15.  
  16. int main() {  
  17.    int row, col;  
  18.    char ans;  
  19.    init(); 
  20.    while(1) { 
  21.       outputMap(); 
  22.       for(row = 0; row < MAXROW; row++) { 
  23.          for(col = 0; col < MAXCOL; col++) { 
  24.             switch (neighbors(row, col)) { 
  25.                case 0:  
  26.                case 1:  
  27.                case 4:  
  28.                case 5:  
  29.                case 6:  
  30.                case 7:  
  31.                case 8:  
  32.                   newmap[row][col] = DEAD;  
  33.                   break;  
  34.                case 2:  
  35.                   newmap[row][col] = map[row][col];  
  36.                   break;  
  37.                case 3:  
  38.                   newmap[row][col] = ALIVE;  
  39.                   break;  
  40.             }  
  41.          } 
  42.       } 
  43.  
  44.       copyMap(); 
  45.       printf("\nContinue next Generation ? "); 
  46.       getchar(); 
  47.       ans = toupper(getchar()); 
  48.       if(ans != 'Y')   break
  49.    } 
  50.    return 0;  
  51. }  
  52.  
  53. void init() { 
  54.    int row, col;  
  55.      
  56.    for(row = 0; row < MAXROW; row++)  
  57.       for(col = 0; col < MAXCOL; col++)  
  58.          map[row][col] = DEAD;  
  59.  
  60.    puts("Game of life Program");  
  61.    puts("Enter x, y where x, y is living cell"); 
  62.    printf("0 <= x <= %d, 0 <= y <= %d\n",  
  63.                  MAXROW-1, MAXCOL-1);  
  64.    puts("Terminate with x, y = -1, -1"); 
  65.  
  66.    while(1) { 
  67.       scanf("%d %d", &row, &col);  
  68.       if(0 <= row && row < MAXROW &&  
  69.          0 <= col && col < MAXCOL) 
  70.          map[row][col] = ALIVE; 
  71.       else if(row == -1 || col == -1) 
  72.          break
  73.       else  
  74.          printf("(x, y) exceeds map ranage!");  
  75.    } 
  76.  
  77. int neighbors(int row,int col) { 
  78.    int count = 0, c, r;  
  79.    for(r = row-1; r <= row+1; r++)  
  80.       for(c = col-1; c <= col+1; c++) {  
  81.          if(r < 0 || r >= MAXROW || c < 0 || c >= MAXCOL)  
  82.             continue;  
  83.          if(map[r][c] == ALIVE)  
  84.             count++;  
  85.       }  
  86.  
  87.    if(map[row][col] == ALIVE)  
  88.       count--;  
  89.    return count;  
  90. }  
  91.  
  92. void outputMap() { 
  93.    int row, col;  
  94.    printf("\n\n%20cGame of life cell status\n");  
  95.    for(row = 0; row < MAXROW; row++) {  
  96.       printf("\n%20c", ' ');  
  97.       for(col = 0; col < MAXCOL; col++)  
  98.          if(map[row][col] == ALIVE)     putchar('#');  
  99.          else    putchar('-');  
  100.    }  
  101. }  
  102.  
  103. void copyMap() { 
  104.    int row, col;  
  105.    for(row = 0; row < MAXROW; row++)  
  106.       for(col = 0; col < MAXCOL; col++)  
  107.          map[row][col] = newmap[row][col];  
  108. }   
  109. </span> 
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <ctype.h> #define MAXROW 10 #define MAXCOL 25 #define DEAD 0 #define ALIVE 1 int map[MAXROW][MAXCOL], newmap[MAXROW][MAXCOL]; void init(); int neighbors(int, int);void outputMap();void copyMap();int main() {    int row, col;    char ans;    init();   while(1) {      outputMap();      for(row = 0; row < MAXROW; row++) {         for(col = 0; col < MAXCOL; col++) {            switch (neighbors(row, col)) {               case 0:                case 1:                case 4:                case 5:                case 6:                case 7:                case 8:                   newmap[row][col] = DEAD;                   break;                case 2:                   newmap[row][col] = map[row][col];                   break;                case 3:                   newmap[row][col] = ALIVE;                   break;             }          }      }      copyMap();      printf("\nContinue next Generation ? ");      getchar();      ans = toupper(getchar());      if(ans != 'Y')break;   }   return 0; } void init() {   int row, col;        for(row = 0; row < MAXROW; row++)       for(col = 0; col < MAXCOL; col++)          map[row][col] = DEAD;    puts("Game of life Program");    puts("Enter x, y where x, y is living cell");   printf("0 <= x <= %d, 0 <= y <= %d\n",                  MAXROW-1, MAXCOL-1);    puts("Terminate with x, y = -1, -1");   while(1) {      scanf("%d %d", &row, &col);       if(0 <= row && row < MAXROW &&          0 <= col && col < MAXCOL)         map[row][col] = ALIVE;      else if(row == -1 || col == -1)         break;      else          printf("(x, y) exceeds map ranage!");    }}int neighbors(int row, int col) {   int count = 0, c, r;    for(r = row-1; r <= row+1; r++)       for(c = col-1; c <= col+1; c++) {          if(r < 0 || r >= MAXROW || c < 0 || c >= MAXCOL)             continue;          if(map[r][c] == ALIVE)             count++;       }    if(map[row][col] == ALIVE)       count--;    return count; } void outputMap() {   int row, col;    printf("\n\n%20cGame of life cell status\n");    for(row = 0; row < MAXROW; row++) {       printf("\n%20c", ' ');       for(col = 0; col < MAXCOL; col++)          if(map[row][col] == ALIVE) putchar('#');          else  putchar('-');    } } void copyMap() {   int row, col;    for(row = 0; row < MAXROW; row++)       for(col = 0; col < MAXCOL; col++)          map[row][col] = newmap[row][col]; }  

 

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