javascript解三阶幻方

   javascript解三阶幻方

        谜题:三阶幻方, 试将1~9这9个不同整数填入一个3×3的表格,使得每行、每列以及每条对角线上的数字之和相同。

  策略:穷举搜索。列出所有的整数填充方案,然后进行过滤。

  亮点为递归函数getPermutation的设计,文章最后给出了几个非递归算法

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// 递归算法,很巧妙,但太费资源
function getPermutation(arr) {
if (arr.length == 1) {
return [arr];
}
var permutation = [];
for (var i = 0; i < arr.length; i++) {
var firstEle = arr[i]; //取第一个元素
var arrClone = arr.slice(0); //复制数组
arrClone.splice(i, 1); //删除第一个元素,减少数组规模
var childPermutation = getPermutation(arrClone);//递归
for (var j = 0; j < childPermutation.length; j++) {
childPermutation[j].unshift(firstEle); //将取出元素插入回去
}
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(非递归)全排列算法
 
/*
算法的具体示例:
*求4个元素["a", "b", "c", "d"]的全排列, 共循环4!=24次,可从任意>=0的整数index开始循环,每次累加1,直到循环完index+23后结束;
*假设index=13(或13+24,13+224,13+3*24…),因为共4个元素,故迭代4次,则得到的这一个排列的过程为:
*第1次迭代,13/1,商=13,余数=0,故第1个元素插入第0个位置(即下标为0),得["a"];
*第2次迭代,13/2, 商=6,余数=1,故第2个元素插入第1个位置(即下标为1),得["a", "b"];
*第3次迭代,6/3, 商=2,余数=0,故第3个元素插入第0个位置(即下标为0),得["c", "a", "b"];
*第4次迭代,2/4,商=0,余数=2, 故第4个元素插入第2个位置(即下标为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++) //根据数组长度计算出排列个数
fac *= i;
for (var index = 0; index < fac; index++) { //每一个index对应一个排列
var t = index;
for (i = 1; i <= arr.length; i++) { //确定每个数的位置
var w = t % i;
for (var j = i - 1; j > w; j--) //移位,为result[w]留出空间
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,非递归解决全排列
 
function seek(index, n) {
var flag = false, m = n; //flag为找到位置排列的标志,m保存正在搜索哪个位置,index[n]为元素(位置编码)
do {
index[n]++; //设置当前位置元素
if (index[n] == index.length) //已无位置可用
index[n--] = -1; //重置当前位置,回退到上一个位置
else if (!(function () {
for (var i = 0; i < n; i++) //判断当前位置的设置是否与前面位置冲突
if (index[i] == index[n]) return true;//冲突,直接回到循环前面重新设置元素值
return false; //不冲突,看当前位置是否是队列尾,是,找到一个排列;否,当前位置后移
})()) //该位置未被选择
if (m == n) //当前位置搜索完成
flag = true;
else
n++; //当前及以前的位置元素已经排好,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); //初始化为1,2,3,...,-1 ,最后一位元素为-1;注意是从小到大的,若元素不为数字,可以理解为其位置下标
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(非递归求顺序)算法

  1、建立位置数组,即对位置进行排列,排列成功后转换为元素的排列;

  2、按如下算法求全排列:

  设P是1~n(位置编号)的一个全排列:p = p1,p2...pn = p1,p2...pj-1,pj,pj+1...pk-1,pk,pk+1...pn

  (1)从排列的尾部开始,找出第一个比右边位置编号小的索引j(j从首部开始计算),即j = max{i | pi < pi+1}

  (2)在pj的右边的位置编号中,找出所有比pj大的位置编号中最小的位置编号的索引k,即 k = max{i | pi > pj}

  pj右边的位置编号是从右至左递增的,因此k是所有大于pj的位置编号中索引最大的

  (3)交换pj与pk

  (4)再将pj+1...pk-1,pk,pk+1...pn翻转得到排列p' = p1,p2...pj-1,pj,pn...pk+1,pk,pk-1...pj+1

  (5)p'便是排列p的下一个排列

  例如:

  24310是位置编号0~4的一个排列,求它下一个排列的步骤如下:

  (1)从右至左找出排列中第一个比右边数字小的数字2;

  (2)在该数字后的数字中找出比2大的数中最小的一个3;

  (3)将2与3交换得到34210;

  (4)将原来2(当前3)后面的所有数字翻转,即翻转4210,得30124;

  (5)求得24310的下一个排列为30124。

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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--)
; //本循环从位置数组的末尾开始,找到第一个左边小于右边的位置,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--)
; //本循环从位置数组的末尾开始,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); //本循环翻转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内容了,希望大家能够喜欢。

时间: 2024-11-08 21:17:26

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