数独游戏设计与源码

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1、数据结构大型作业实验报告书设计题目：“数独”游戏设计与求解一 题目说明 数独的游戏规则：1、 在99的大九宫格内，已给定若干数字，其他宫位留白，玩家需要自己按照逻辑推敲出剩下的空格里是什么数字。2、必须满足的条件：每一行与每一列都有1到9的数字，每个小九宫格里也有1到9的数字，并且一个数字在每行、每列及每个小九宫格里只能出现一次，既不能重复也不能少。3、每个数独游戏都可根据给定的数字为线索，推算解答出来。 按照数独的游戏规则，用计算机实现已知数独的求解和数独题目的出题。二 数据结构说明数据结构一维数组、二维数组以及类似于“栈”的数据结构。主要操作有：进栈，出栈，栈顶元素的操作等等三 抽象数据类

2、型(Abstract Data Type 简称ADT) 五个全局变量数组，其中两个二维数组，三个一维数组。int a1010接受输入数据，空白处则初始化为0。之所以把数组范围设计为10*10，是为了程序的可读性。符合人的习惯思维。int sd82在实现“回溯”算法的时候，因为要用到栈的数据结构，所以把a1010二维数组中的数据转换储存进sd82一维数组。方便处理题目以及保存最后结果。int fix82对应于sd82，记录哪些位置已经确定。确定则fix值为1，未确定为0。int possible8210第一维对应着sd82中的每一个，第二维的下标为每个位置的可能值。有可能则为第二维的下标，不可能

3、则为-1。int stack82类似于“栈”数据结构的数组，实现“回溯”算法的关键所在。回溯之前，把所有fix值为0的数据存如stack数组中，即进栈。回溯中逐渐确定这些位置的数值，无法确定者（即1-9都不适合的）则应回退到前一位置，修改其fix值，以此类推。直至stack中所有的值都确定下来（即题目完成），或者回退到了最初点的前一位置（说明题目有误）。四 算法设计程序可以考虑人工智能的算法。所谓人工智能的算法，应当是算法设计者对该游戏的特性有较为深入的了解，依据其内在联系设计出的和人类思维相似的解决算法。但这似乎太过复杂，所以这里决定采用“回溯”的方法解决数独问题。基本框架如下：“回溯法计算

4、数独从界面读取数据到a1010预处理，算出所有fix和possible值将a1010中数据转存入sd82五数独程序代码：#includestdio.h /标准输入输出头文件#includeconio.h /包含getch()的头文件#includestdlib.h /包含rand()的头文件#includeassert.h /包含assert()的头文件#includetime.h /包含srand()的头文件/五个全局变量数组int a1010;/用来接收输入数据的数组int sd82;/处理题目以及保存最终结果int fix82;/记录哪些位置是确定的，确定为1，否则为0int possi

5、ble8210;/记录所有未确定数字的可能性int stack82;/用来放置填入的数的栈void clssd()/初始化函数，所有位置设为0int i,j,k;for(i=0;i9;i+)for(j=0;j9;j+)aij=0;for(k=1;k=81;k+)sdk=0;int line(int line,int value)/检验行int i;for(i=1;i=9;i+)if(alinei=value) return 0;return 1;int row(int row,int value)/检验列int i;for(i=1;i=9;i+)if(airow=value) return 0

6、;return 1;int square(int line,int row,int value)/检验3*3的九宫int L,R,i,j;L=(line%3!=0)+line/3;/L表示所在九宫的行数R=(row%3!=0)+row/3;/R表示所在九宫的列数for(i=(L-1)*3+1;i=L*3;i+)for(j=(R-1)*3+1;jalinerow之间的转换int line;line=i/9+(i%9!=0);return line;int transform_to_row(int i)/实现sdi-alinerow之间的转换int row;row=i%9+9*(i%9=0);re

7、turn row;void transform_to_a(int i)/sdi-alinerow的转换int l,r;l=transform_to_line(i);r=transform_to_row(i);alr=sdi;void transform_to_sd()/实现alinerow-sdi的转换int line,row,i=1;for(line=1;line=9;line+)for(row=1;row=9;row+)dosdi=alinerow;i+;break;while(i=81);/输出函数void printAll()int i;for(i=0;i81;i+)if(i%9=0)

8、printf(nntt);printf(%4d,sdi+1);printf(nnn);void input()/输入数据到a1010system(cls);/清屏int b3=0,0,0,i,j;printf(请输入已知数据);printf(nn例如输入7 8 9，表示第8行 第9列的数值为7，以此类推。nnn);doprintf(n输入数据：按照 值 / 行 / 列的顺序，以0结束);for(i=0;i0&j10)bi=j;printf(%3d,bi);else i-;ab1b2=b0;while(j);transform_to_sd();printf(nnnt您输入的题目为:nn);/打印

9、输入的数独printAll();/三个重要函数bool beExist(int i,int j)/判断 sd 数组中位置为 i 的元素是否存在int l,r;l=transform_to_line(i);r=transform_to_row(i);/if(sdi!=0) return 1; 关键的错误所在！if(line(l,j)*row(r,j)*square(l,r,j)=0) return 1;else return 0;void setPb()/控制possible数组int i,j;for(i=1;i=81;i+)for(j=1;j=9;j+)if(sdi!=0) possiblei

10、j=-1;/如果sdi为已知输入数据，则将可能值设为-1else if( beExist(i,j)possibleij=-1;/若在行、列、九宫内，存在相同数值则possible设为-1else possibleij=j;/其他情况讲可能值保存进possible数组bool fixAll(int sd,int fix,int possible8210)/控制fix数组int i,j;int k82;for(i=1;i=81;i+)/将已经存在的数据对应fix数组中的值设为1，不存在设为0if(sdi!=0) fixi=1;else fixi=0;for(i=1;i=81;i+)/判断未确定空格

11、处值的可能性if(sdi!=0) continue;if(fixi=0)for(j=1;j=9;j+)if(possibleij!=-1)ki+;if(ki=1)/如果存在只有一种可能的位置则将fixi改为1fixi=1;sdi=possibleij;for(i=1;i=81;i+)/判断是否存在只有一种可能的位置，若没有返回0if(ki=1) return 1;else return 0;/判断是否完成int isFull(int sd)int i;for(i=1;i=81;i+)if(sdi=0) return 0;return 1;void preDo()/预处理while(1)setP

12、b();if(!fixAll(sd,fix,possible) /即不存在只有一种可能性的位置break;if(isFull(sd) /若已经推出全部结果break;if(isFull(sd)printAll();/打印结果int calculate()/填数独 (关键算法!)preDo();/预处理,找出所有的位置的可能数值if(isFull(sd) return 1;int top=0;/将所有为0的位置入栈for(int i=1;i=0);/宏定义，调试程序之用if(flag)int j;for(j=1;j=max) return 1;break;if(j9)/该空所有可能值都不可以，则

13、退一格-top;if(top0) printAll(); return 0;flag=false;elseif(sdstacktop=9)/说明当前这个top也没有可以选择的数，继续回退fixstacktop=0;sdstacktop=0;transform_to_a(stacktop);-top;if(top9)break;if(temp9)/当前节点没有更换的可能性，继续退回fixstacktop=0;sdstacktop=0;transform_to_a(stacktop);-top;if(top0) printAll(); return 0;elsesdstacktop=temp;tr

14、ansform_to_a(stacktop);+top;flag=true;/重新设定flagvoid solve_problem()/解题int p;system(cls); /清屏clssd(); /赋初值为0input(); /输入数据transform_to_sd(); /转换为sdi数组p=calculate(); /计算数独if(p=0)printf(t题目有误! );printf(nnt答案为：n);printAll();void random()/从1-9中随机产生几个值输入sd1至sd9int i,j,r;int change=1;int b10=0,0,0,0,0,0,0,

15、0,0,0; for(i=1;i=9;)/从1-9中随机产生几个值 change=1;j=1+rand()%9;for(r=1;r=9;r+) if(br=j) change=0;if(change=1)bi=j; i+; for(i=1;i5|f1);/一共5个级别for(i=1;i=f)/利用随机数出现的概率出题printf(%4d,sdi);elseprintf( 0);if(i%9=0)printf(nn);void make_problem()/出题函数system(cls);/初始化clssd();random();/填9个随机值calculate();/算出答案hide();/遮

16、罩，将答案中一些数值遮住printf(ttt注意：题目中0代表待填数据nntt 按空格键输出答案,其他键退出程序n);int f;dof=getch()-32;if(!f)printAll();else break;while(f);void main()/主函数srand(unsigned)time(0);/设置时间种子为0system(cls);/清屏clssd();printf(nt数独游戏nnt1.你出题，电脑来解nnt2.电脑出题，你来解);int i;doi=getch()-48;switch(i)case 1:solve_problem();break;case 2:make_p

17、roblem();break;while(i2|i=0）top是栈顶元素的“指针”，用来操控栈中元素。正常情况下top=0的。如果出现异常情况，则assert函数会弹出对话框报错。这表示calculate函数在回溯的时候top值总是会回到栈底元素之前。事实上，开始因为在beExist()函数中用了错误的判断方式，运行程序时总是会使得top0。4. 上面一条提到的，beExist()中用到了错误的判断语句(/if(sdi!=0) return 1;)，这就是关键的错误所在。调试程序的时候总是会导致top0却一直找不到为什么。开始以为是possible的值没有随着回溯算法的进行跟随sd的变化而变化

18、，于是在每次sd变化之后都加上了一个setPb()函数，使得possible值每填一个数据就变化一次。但是导致的结果却是一旦开始回溯，必定会回溯到栈底之前。运用调试工具观察possible和top值的变化才发现。回溯的时候，之前填的空格处possible值都为-1，所以top每次都将回到栈底之前。于是以为是setPb()用的太多了，又重新删掉多余setPb()函数，结果还是一样。又经过几个小时的调试，终于发现是在calculate函数执行时，判断每次判断是否回溯都会运行函数beExist( )，调试时，进入beExist()函数发现，自己之前在写这个函数的时候想当然的把sdi!=0当作了判断已经存在（即beExist为真）的条件。直接导致top回溯到了栈底。于是屏蔽掉这条/if(sdi!=0) return 1之后，程序就基本可以正常运行了。5. 上一条中的错误之所以会出现，是因为在设计程序之初没有想好，不够完善。于是出现了，自己设计的判断方法与计算数独矛盾的结果。得到的教训是，动手之前应该先考虑清楚完整的架构和应该考虑到的细节。七 测试结果分析下面为规定测试数据：342172914579576231543182725419732531376852361