N皇后问题的一种特殊解

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  摘 要:本文将大于3的自然数分成5个部分,对每一部分的N给出了构造N皇后问题特解的一种模式,并对每一种模式都给出了描述公式,以方便计算机上的编程实现。
  关键词:8皇后;特解;N皇后
  一、引言
  8皇后问题是数学家Gauss在1850年提出来的。人们使用回溯的方法在计算机上求出了该问题的全部92种解。
  N皇后问题是从8皇后问题引申而来的。8皇后问题要求在国际象棋88的棋盘上放置8个皇后,使得任意两皇后都不能吃掉对方,即她们都不在同一行、同一列、同一对角线上。N皇后问题时将棋盘扩展至N×N(N>3),在其上放置N个皇后,使得任意两皇后都不能吃掉对方。
  文献[1]中将N>3分成7个部分,对于每一部分的N给出了N皇后问题的一种解。而在文献[2]中将N>3分成了5个部分,对每一部分也给出了N皇后问题的一种解。
  本文将N>3分成了与文献[2]不同的5个部分,对于每个部分使用不同的模式来构造特解,并给出了每种模式下皇后的摆放位置公式。
  二、N皇后问题的特解
  这里给出N皇后问题特解的5种模式,每种模式都有其不同的适应范围,这些模式适应范围的并集就覆盖了所有N皇后问题的特解。
  1.Method 1
  这种模式中,每个皇后的位置描述为:
  a[i]=2i i≤n/2
  2i-n-1 i>n/2
  其中,a[i]表示第i行上的皇后所在的列;行和列编号均从1开始。
  2.Method 2
  这种模式中,每个皇后的位置描述为:
  a[i]=2i i≤n/2
  2i-n+1 i>n/2且i-n/2=1mod2
  2i-n-3 i>n/2且i-n/2=0mod2
  其中,a[i]表示第i行上的皇后所在的列;行和列编号均从1开始。
  3.Method 3
  这种模式中,每个皇后的位置描述为:
  a[i]=n-1 i=1
  2i-2 i>1且i≤n/2+1
  2i-n-1 i>n/2+1且i-n/2-1=1mod2
  2i-n-5 i>n/2+1且i-n/2-1=0mod2
  其中,a[i]表示第i行上的皇后所在的列;行和列编号均从1开始。
  4.Method 4
  这种模式中,每个皇后的位置描述为:
  a[i]=n-1 i=1
  n-3 i=2
  2i-5 i>2且i≤n/2+2
  2i-n-3 i>n/2+2且i-n/2-2=1mod2
  2i-n-7 i>n/2+2且i-n/2-2=0mod2
  其中,a[i]表示第i行上的皇后所在的列;行和列编号均从1开始。
  5.Method 5
  这种模式中,每个皇后的位置描述为:
  a[i]=2i+1 i≤(n-1)/2
  2i-n+3 i>(n-1)/2且i-(n-1)/2=1mod2且i≠n-1
  2i-n-1 i>(n-1)/2且i-(n-1)/2=0mod2
  1 i=n-1
  其中,a[i]表示第i行上的皇后所在的列;行和列编号均从1开始。
  对于n皇后问题(n>3),其特解如下:
  n=6i-2 method1
  6i-1 method1
  6i method1
  6i+1 method1
  12i-4 method2 i∈N
  12i+2 method3
  12i-3 method4
  12i+3 method5
  其中,N代表自然数。
  这里将所有可能的n分成8个集合,每个集合采用以上5种模式中的一种来构造特解。
  三、结论
  本文给出了n皇后问题在n所有可能取值范围内的特解,给出了构造特解所用的5种模式,并给出了每种模式下皇后的摆放位置公式,方便计算机的编程实现。
  参考文献:
  [1]Falkowski BJ, Schmitz L.A Note on the Queens’Problem. Inform Process Lett[J].1986,23(1):39-46.
  [2]邬家邦.N皇后问题的一种解[J].华中理工大学学报,1994(22):195-198.
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