數位連接是一種邏輯謎題,涉及在網格中找到連接數字的路徑。
Numberlink謎題的一個簡單範例Numberlink謎題的解答
規則 -玩家必須用單一連續線(或路徑)將網格上的所有匹配數字配對。線條不能分叉或交叉,數字必須位於每條線的末端(即不在中間)。只有當問題具有唯一解並且網格中的所有單元格都填充時,才認為問題設計良好,儘管一些Numberlink設計師不規定這一點。
遊戲 - 考慮一個n×n的方塊陣列。其中一些方塊為空,有些方塊是實心的,有些非實心方塊被整數1、2、3、...標記。每個整數在棋盤上佔據兩個不同的方塊。玩家的任務是僅使用水平和垂直移動,透過簡單的路徑連接棋盤上每個整數的兩個出現。不允許兩條不同的路徑相交。任何路徑都不能包含任何實心方塊(任何路徑上都不允許出現實心方塊)。最後,所有非實心方塊必須由路徑填入。
演算法 - 要準備一個給定棋盤大小n×n的有效隨機謎題,我們首先在棋盤上產生隨機的簡單互不相交的路徑。如果有幾個孤立的方塊仍然在所有生成的路徑之外,將這些孤立的方塊標記為實心(禁止)。然後,我們將路徑的端點和實心方塊的清單作為謎題。
因此,我們先產生一個解答,然後從解答中解出謎題。路徑和實心方塊將n×n棋盤分割成若干部分。我們使用並查集資料結構來產生這個分割。資料結構處理棋盤上n^2個方塊的子集。
隨機在棋盤上找到方塊(i, j)和(k, l),使得:(a)(i, j)和(k , l)是彼此的鄰居,且(b)(i, j)和(k, l)都不屬於到目前為止產生的任何路徑。如果在整個棋盤上找不到這樣一枚方塊,則返回失敗 /* 在這裡,(i, j)和(k, l)是要建造的新路徑的前兩個方塊。 *
將包含(i, j)和(k, l)的兩個並查集樹合併。
重複下列步驟,直到目前路徑無法延伸:將(i, j)重新命名為(k, l)。隨機找到(i, j)的鄰居方塊(k, l),使得:(a)(k, l)不屬於到目前為止生成的任何路徑(包括當前路徑)(b)部分構建的當前路徑上( i, j)的唯一鄰居是(k, l)。
如果找不到這樣的鄰居方塊(k, l),則路徑無法進一步延伸,因此跳出循環
否則,將包含(i, j)和(k, l)的兩個並查集樹合併。
設定新路徑的起始方塊和終點方塊的標誌。
返回成功
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| || || || || || || 4 | | || || || || || 3 || | | || || 2 || 2 || || || 3 | | || || || || X || || 1 | | || || 6 || || || 7 || 7 | | 5 || 4 || || X || || X || 1 | | || 5 || || 6 || || || |
輸出
上表的解###
| 4 || 4 || 4 || 4 || 4 || 4 || 4 | | 4 || 1 || 1 || 1 || 1 || 3 || 3 | | 4 || 1 || 2 || 2 || 1 || 1 || 3 | | 4 || 1 || 1 || 1 || X || 1 || 1 | | 4 || 4 || 6 || 1 || 1 || 7 || 7 | | 5 || 4 || 6 || X || 1 || X || 1 | | 5 || 5 || 6 || 6 || 1 || 1 || 1 |
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<time.h> struct _node { struct _node *parent; int rank; int path_number; int endpoint; }; typedef struct _node node; /* Name: initboard() Input: 2D-array of pointers, size of array row/column Output: --void-- Description: Takes a table of pointers and initializes it. */ void initboard(node ***arr, int n) { int i, j; for (i=0;i<n;i++){ for (j=0;j<n;j++){ node *np; np = (node *)malloc(sizeof(node)); np->rank = 0; np->parent = NULL; np->path_number = 0; np->endpoint = 0; arr[i][j] = np; } } } /*
Input:a node Output:the set pointer of the set the node belongs to
node *findset(node *n) { if (n->parent != NULL) n = n->parent; return n; } void setunion(node *x, node *y) { x = findset(x); y = findset(y); if (x->rank > y->rank) y->parent = x; else { x->parent = y; if(x->rank == y->rank) y->rank++; } } int neighbour(int n, node ***arr) { int i1, i2, j1, j2, ct = 0, flag = 0, a, b,k2; int k = rand()%(n*n); while (ct < (n*n)) { k %= (n*n); i1 = k/n; j1 = k%n; if (arr[i1][j1]->path_number==0) { int kk = rand()%4; int cc = 0; switch (kk) { case 0: i2= i1-1; j2= j1-0; if(i2>=0 && i2<n && j2<n) { if(arr[i2][j2]->path_number==0) { flag=1; break; } } cc++; case 1: i2= i1-0; j2= j1-1; if(j2>=0 && i2<n && j2<n) { if(arr[i2][j2]->path_number==0) { flag=1; break; } } cc++; case 2: i2= i1+1; j2= j1-0; if(i2<n && j2<n) { if(arr[i2][j2]->path_number==0) { flag=1; break; } } cc++; case 3: i2= i1-0; j2= j1+1; if(i2<n && j2<n) { if(arr[i2][j2]->path_number==0) { flag=1; break; } } cc++; case 4: if(cc==4) break; i2= i1-1; j2= j1-0; if(i2>=0 && i2<n && j2<n) { if(arr[i2][j2]->path_number==0) { flag=1; break; } } cc++; case 5: if(cc==4) break; i2= i1-0; j2= j1-1; if(j2>=0 && i2<n && j2<n) { if(arr[i2][j2]->path_number==0) { flag=1; break; } } cc++; case 6: if(cc==4) break; i2= i1+1; j2= j1-0; if(i2<n && j2<n) { if(arr[i2][j2]->path_number==0) { flag=1; break; } } cc++; case 7: if(cc==4) break; i2= i1-0; j2= j1+1; if(i2<n && j2<n) { if(arr[i2][j2]->path_number==0) { flag=1; break; } } cc++; } } if(flag==1) break; ct++; k++; } if(ct<n*n) { k2= (i2*n)+j2; return k*(n*n)+k2; } else { return -1; } } int checkneigh(int k1, int k2, int n, node ***arr) { int i= k2/n; int j= k2%n; int ii= k1/n; int jj= k1%n; int ct=0; if(i>0 && findset(arr[i-1][j])==findset(arr[ii][jj])) ct++; if(i<n-1 && findset(arr[i+1][j])==findset(arr[ii][jj])) ct++; if(j>0 && findset(arr[i][j-1])==findset(arr[ii][jj])) ct++; if(j<n-1 && findset(arr[i][j+1])==findset(arr[ii][jj])) ct++; if(ct>1) return 0; else return 1; } int valid_next(int k, int n, node ***arr) { int i1, i2, j1, j2, a, b, kk, stat,ct=0; int flag=0; i1= k/n; j1= k%n; kk= rand()%4; switch(kk) { case 0: i2= i1-1; j2= j1-0; if(i2>=0 && i2<n && j2<n) { if(arr[i2][j2]->path_number==0) { stat= checkneigh(k, (n*i2 + j2),n,arr); if(stat) { flag=1; break; } } } ct++; case 1: i2= i1-0; j2= j1-1; if(j2>=0 && i2<n && j2<n) { if(arr[i2][j2]->path_number==0) { stat= checkneigh(k, (n*i2 + j2),n,arr); //printf("%d</p><p>",stat); if(stat) { flag=1; break; } } } ct++; case 2: i2= i1+1; j2= j1-0; if(i2<n && j2<n) { if(arr[i2][j2]->path_number==0) { stat= checkneigh(k, (n*i2 + j2),n,arr); //printf("%d</p><p>",stat); if(stat) { flag=1; break; } } } ct++; case 3: i2= i1-0; j2= j1+1; if(i2<n && j2<n) { if(arr[i2][j2]->path_number==0) { stat= checkneigh(k, (n*i2 + j2),n,arr); //printf("%d</p><p>",stat); if(stat) { flag=1; break; } } } ct++; case 4: if(ct==4) break; i2= i1-1; j2= j1-0; if(i2>=0 && i2<n && j2<n) { if(arr[i2][j2]->path_number==0) { stat= checkneigh(k, (n*i2 + j2),n,arr); //printf("%d</p><p>",stat); if(stat) { flag=1; break; } } } ct++; case 5: if(ct==4) break; i2= i1-0; j2= j1-1; if(j2>=0 && i2<n && j2<n) { if(arr[i2][j2]->path_number==0) { stat= checkneigh(k, (n*i2 + j2),n,arr); //printf("%d</p><p>",stat); if(stat) { flag=1; break; } } } ct++; case 6: if(ct==4) break; i2= i1+1; j2= j1-0; if(i2<n && j2<n) { if(arr[i2][j2]->path_number==0) { stat= checkneigh(k, (n*i2 + j2),n,arr); //printf("%d</p><p>",stat); if(stat) { flag=1; break; } } } ct++; case 7: if(ct==4) break; i2= i1-0; j2= j1+1; if(i2<n && j2<n) { if(arr[i2][j2]->path_number==0) { stat= checkneigh(k, (n*i2 + j2),n,arr); //printf("%d</p><p>",stat); if(stat) { flag=1; break; } } } ct++; } //printf("flag- %d</p><p>",flag); if(flag==0) return -1; if(flag) { //printf("value sent- %d</p><p>", i2*n + j2); return (i2*n)+j2; } } int addpath(node ***arr, int n, int ptno) { int a,b,k1,k2; int i1,j1,i2,j2; k2= neighbour( n, arr); if(k2==-1) //no valid pair found to start with return 0; k1= k2/(n*n); k2= k2%(n*n); //printf("%d %d</p><p>",k1,k2); i1= k1/n; j1= k1%n; i2= k2/n; j2= k2%n; arr[i1][j1]->endpoint= 1; arr[i2][j2]->path_number= ptno; arr[i1][j1]->path_number= ptno; node *n1, *n2; n1= arr[i1][j1]; n2= arr[i2][j2]; n1= findset(n1); n2= findset(n2); setunion(n1, n2); while(1) { i1= i2; j1= j2; k1= (i1*n)+j1; k2= valid_next(k1,n,arr); if(k2==-1) { arr[i1][j1]->endpoint= 1; break; } i2=k2/n; j2=k2%n; arr[i2][j2]->path_number= ptno; node *n1, *n2; n1= arr[i1][j1]; n2= arr[i2][j2]; n1= findset(n1); n2= findset(n2); setunion(n1,n2); } return 1; } void printtable(node ***arr, int n) { int i,j; printf("Table to be solved:</p><p>"); for(i=0;i<n;i++) { for(j=0;j<n;j++) { if(arr[i][j]->endpoint ==1){ if(arr[i][j]->path_number/10==0) printf("| %d |",arr[i][j]->path_number); else printf("| %d|",arr[i][j]->path_number); } else if(arr[i][j]->path_number==0) printf("| X |"); else printf("| |"); } printf("</p><p>"); } printf("</p><p></p><p>The solution to the above table:</p><p>"); for(i=0;i<n;i++) { for(j=0;j<n;j++) { if(arr[i][j]->path_number != 0){ if(arr[i][j]->path_number/10==0) printf("| %d |",arr[i][j]->path_number); else printf("| %d|",arr[i][j]->path_number); } else printf("| X |"); } printf("</p><p>"); } } int main(void) { srand((unsigned int) time (NULL)); int i, j; int ct = 1; int n = 7; node*** pointers= (node ***)malloc(n*sizeof(node **)); for (i=0; i<n; i++) pointers[i] = (node **)malloc(n*sizeof(node *)); initboard(pointers, n); while(1) { i = addpath(pointers, n, ct); if (i==0) { break; } else { ct++; } } printtable(pointers,n); return 0; }
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