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javascript解三階幻方(九宮格)

2019-11-20 12:37:22
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來源:轉載
供稿:網友

謎題:三階幻方, 試將1~9這9個不同整數填入一個3×3的表格,使得每行、每列以及每條對角線上的數字之和相同。

策略:窮舉搜索。列出所有的整數填充方案,然后進行過濾。

亮點為遞歸函數getPermutation的設計,文章最后給出了幾個非遞歸算法

// 遞歸算法,很巧妙,但太費資源function getPermutation(arr) {  if (arr.length == 1) {    return [arr];  }  var permutation = [];  for (var i = 0; i < arr.length; i++) {    var firstEle = arr[i];         //取第一個元素    var arrClone = arr.slice(0);      //復制數組    arrClone.splice(i, 1);         //刪除第一個元素,減少數組規模    var childPermutation = getPermutation(arrClone);//遞歸    for (var j = 0; j < childPermutation.length; j++) {      childPermutation[j].unshift(firstEle);   //將取出元素插入回去    }    permutation = permutation.concat(childPermutation);  }  return permutation;}function validateCandidate(candidate) {  var sum = candidate[0] + candidate[1] + candidate[2];  for (var i = 0; i < 3; i++) {    if (!(sumOfLine(candidate, i) == sum && sumOfColumn(candidate, i) == sum)) {      return false;    }  }  if (sumOfDiagonal(candidate, true) == sum && sumOfDiagonal(candidate, false) == sum) {    return true;  }  return false;}function sumOfLine(candidate, line) {  return candidate[line * 3] + candidate[line * 3 + 1] + candidate[line * 3 + 2];}function sumOfColumn(candidate, col) {  return candidate[col] + candidate[col + 3] + candidate[col + 6];}function sumOfDiagonal(candidate, isForwardSlash) {  return isForwardSlash ? candidate[2] + candidate[4] + candidate[6] : candidate[0] + candidate[4] + candidate[8];}var permutation = getPermutation([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]);var candidate;for (var i = 0; i < permutation.length; i++) {  candidate = permutation[i];  if (validateCandidate(candidate)) {    break;  } else {    candidate = null;  }}if (candidate) {  console.log(candidate);} else {  console.log('No valid result found');}//求模(非遞歸)全排列算法/*算法的具體示例:*求4個元素["a", "b", "c", "d"]的全排列, 共循環4!=24次,可從任意>=0的整數index開始循環,每次累加1,直到循環完index+23后結束;*假設index=13(或13+24,13+224,13+3*24…),因為共4個元素,故迭代4次,則得到的這一個排列的過程為:*第1次迭代,13/1,商=13,余數=0,故第1個元素插入第0個位置(即下標為0),得["a"];*第2次迭代,13/2, 商=6,余數=1,故第2個元素插入第1個位置(即下標為1),得["a", "b"];*第3次迭代,6/3, 商=2,余數=0,故第3個元素插入第0個位置(即下標為0),得["c", "a", "b"];*第4次迭代,2/4,商=0,余數=2, 故第4個元素插入第2個位置(即下標為2),得["c", "a", "d", "b"];*/function perm(arr) {  var result = new Array(arr.length);  var fac = 1;  for (var i = 2; i <= arr.length; i++)  //根據數組長度計算出排列個數    fac *= i;  for (var index = 0; index < fac; index++) { //每一個index對應一個排列    var t = index;    for (i = 1; i <= arr.length; i++) {   //確定每個數的位置      var w = t % i;      for (var j = i - 1; j > w; j--)   //移位,為result[w]留出空間        result[j] = result[j - 1];      result[w] = arr[i - 1];      t = Math.floor(t / i);    }    if (validateCandidate(result)) {      console.log(result);      break;    }  }}perm([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]);//很巧妙的回溯算法,非遞歸解決全排列function seek(index, n) {  var flag = false, m = n; //flag為找到位置排列的標志,m保存正在搜索哪個位置,index[n]為元素(位置編碼)  do {    index[n]++;    //設置當前位置元素    if (index[n] == index.length) //已無位置可用      index[n--] = -1; //重置當前位置,回退到上一個位置    else if (!(function () {        for (var i = 0; i < n; i++)  //判斷當前位置的設置是否與前面位置沖突          if (index[i] == index[n]) return true;//沖突,直接回到循環前面重新設置元素值        return false;  //不沖突,看當前位置是否是隊列尾,是,找到一個排列;否,當前位置后移      })()) //該位置未被選擇      if (m == n) //當前位置搜索完成        flag = true;      else        n++;  //當前及以前的位置元素已經排好,位置后移  } while (!flag && n >= 0)  return flag;}function perm(arr) {  var index = new Array(arr.length);  for (var i = 0; i < index.length; i++)    index[i] = -1;  for (i = 0; i < index.length - 1; i++)    seek(index, i);  //初始化為1,2,3,...,-1 ,最后一位元素為-1;注意是從小到大的,若元素不為數字,可以理解為其位置下標  while (seek(index, index.length - 1)) {    var temp = [];    for (i = 0; i < index.length; i++)      temp.push(arr[index[i]]);    if (validateCandidate(temp)) {      console.log(temp);      break;    }  }}perm([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]);

/*
全排列(非遞歸求順序)算法
1、建立位置數組,即對位置進行排列,排列成功后轉換為元素的排列;
2、按如下算法求全排列:
設P是1~n(位置編號)的一個全排列:p = p1,p2...pn = p1,p2...pj-1,pj,pj+1...pk-1,pk,pk+1...pn
(1)從排列的尾部開始,找出第一個比右邊位置編號小的索引j(j從首部開始計算),即j = max{i | pi < pi+1}
(2)在pj的右邊的位置編號中,找出所有比pj大的位置編號中最小的位置編號的索引k,即 k = max{i | pi > pj}
pj右邊的位置編號是從右至左遞增的,因此k是所有大于pj的位置編號中索引最大的
(3)交換pj與pk
(4)再將pj+1...pk-1,pk,pk+1...pn翻轉得到排列p' = p1,p2...pj-1,pj,pn...pk+1,pk,pk-1...pj+1
(5)p'便是排列p的下一個排列

例如:
24310是位置編號0~4的一個排列,求它下一個排列的步驟如下:
(1)從右至左找出排列中第一個比右邊數字小的數字2;
(2)在該數字后的數字中找出比2大的數中最小的一個3;
(3)將2與3交換得到34210;
(4)將原來2(當前3)后面的所有數字翻轉,即翻轉4210,得30124;
(5)求得24310的下一個排列為30124。
*/

function swap(arr, i, j) {  var t = arr[i];  arr[i] = arr[j];  arr[j] = t;}function sort(index) {  for (var j = index.length - 2; j >= 0 && index[j] > index[j + 1]; j--)    ; //本循環從位置數組的末尾開始,找到第一個左邊小于右邊的位置,即j  if (j < 0) return false; //已完成全部排列  for (var k = index.length - 1; index[k] < index[j]; k--)    ; //本循環從位置數組的末尾開始,找到比j位置大的位置中最小的,即k  swap(index, j, k);  for (j = j + 1, k = index.length - 1; j < k; j++, k--)    swap(index, j, k); //本循環翻轉j+1到末尾的所有位置  return true;}function perm(arr) {  var index = new Array(arr.length);  for (var i = 0; i < index.length; i++)    index[i] = i;  do {    var temp = [];    for (i = 0; i < index.length; i++)      temp.push(arr[index[i]]);    if (validateCandidate(temp)) {      console.log(temp);      break;    }  } while (sort(index));}perm([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]);

以上所述就是本文的全部內容了,希望大家能夠喜歡。

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