mipt_clang/algo/second/queens.c

/* Задача о ферзях */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define _DEBUG

/* Глобальная переменная для количества решений, удобнее, чем таскать указатель на счетчик по рекурсии */
int SOLUTIONS = 0;

int **create_array(int N);
void delete_array(int **array, int N);
void print_array(int **array, int N);
void solve(int **array, int *lines, int N);
int **copy_array_2d(int **array, int N);
int *copy_array_1d(int *array, int N);
int first_empty_line(int *arrray, int N);
int array_is_any_empty(int *array, int N);
int count_busy_lines(int *array, int N);
void put_the_queen(int **chessboard, int *lines, int N, int column, int line);

int main() {
	int N;
	/* Во время отладки явно задаем размер */
#ifdef _DEBUG
	N = 4;
#else
	scanf("%d", &N); 
#endif
	int **chessboard = NULL;
	/*
	 * lines содержит информацию о расстановке ферзей по строкам (занято-не занято)
	 * lines[0] - 1 строка и т.д.
	*/
	int *lines = NULL;
	chessboard = create_array(N);
	lines = (int*)calloc(N, sizeof(int));

	solve(chessboard, lines, N);
	printf("%d", SOLUTIONS);
	
	delete_array(chessboard, N);
	free(lines);
}

/*
 * 0 - пустая клетка;
 * 1 - клетка, которую бьёт ферзь;
 * 2 - клетка, в которой стоит ферзь;
 * Если данный столбец (строка находится из lines) не занят, ставим туда ферзя и красим фрагменты доски, которые бьет новый ферзь в 1
 * Если столбец занят, то пропускаем
*/
void solve(int **chessboard, int *lines, int N) {
	/* Если больше нет пустых строк(без ферзей), мы заполнили доску ферзями */
	if (!array_is_any_empty(lines, N)) {
		print_array(chessboard, N);
		SOLUTIONS++;
	}
	else {
		/* Создаем копию текущего состояния */
		int **chessboard1 = copy_array_2d(chessboard, N);
		int *lines1 = copy_array_1d(lines, N);
		/* Ищем первую строку без ферзя на ней */
		int line = first_empty_line(lines1, N);
		/* Будем пробовать ставить ферзя на разные места в строке */
		for (int column = 0; column < N; column++) {
			put_the_queen(chessboard1, lines1, N, column, line);	
			/* Если смогли поставить ферзя (т.е. кол-во пустых строк стало не равно предыдущему значению), то рекурсивно рассматриваем дальше */
			if (!(count_busy_lines(lines1, N) == count_busy_lines(lines, N))) {
				solve(chessboard1, lines1, N);
				delete_array(chessboard1, N);
				/* Возвращем массив в состояние до входа в рекурсию, соответствующего ферзя убираем */
				chessboard1 = copy_array_2d(chessboard, N);
				lines1[line] = 0;
			}
	}
	free(lines1);
	delete_array(chessboard1, N);
	}
}
void put_the_queen(int **chessboard, int *lines, int N, int column, int line) {
	/* Если клетка занята/под боем - пропускаем */
	if (chessboard[line][column]) {
		return;
	}
	/* "Занимаем" строку ферзем */
	lines[line] = 1;

	/* Проверяем, в какие клетки доски попадет ферзь и красим их в 1 */
	for (int x = 0; x < N; x++) {
		for (int y = 0; y < N; y++) {
			if (abs(x - column) == abs(y - line) || x == column || y == line) {
				chessboard[y][x] = 1;
			}
		}
	}
	/* Ставим ферзя */
	chessboard[line][column] = 2;
}

int **create_array(int N) {
    int **array = (int**)calloc(N, sizeof(int*));
    for (int i = 0; i < N; i++) {
        array[i] = (int*)calloc(N, sizeof(int));
    }
    return array;
}
void delete_array(int **array, int N) {
    for (int i = 0; i < N; i++) {
        free(array[i]);
    }
    free(array);
}
void print_array(int **array, int N) {
    printf("............\n");
    for (int i = 0; i < N; i++) {
        for (int j = 0; j < N; j++) {
            printf("%c ", (array[i][j] == 2) ? ('Q') : ('*'));
        }
        printf("\n");
    }
    printf("............\n");
}
int **copy_array_2d(int **array, int N) {
    int **array1 = create_array(N);
    for (int i = 0; i < N; i++) {
        for (int j = 0; j < N; j++) {
            array1[i][j] = array[i][j];
        }
    }
    return array1;
}
int *copy_array_1d(int *array, int N) {
    int *array1 = (int*)calloc(N, sizeof(int));
    for (int i = 0; i < N; i++) {
        array1[i] = array[i];
    }
    return array1;
}
int first_empty_line(int *array, int N) {
    for (int i = 0; i < N; i++) {
        if (array[i] == 0) {
            return i;
        }
    }
    return -1;
}
int array_is_any_empty(int *array, int N) {
    for (int i = 0; i < N; i++) {
        if (array[i] == 0) {
            return 1;
        }
    }
    return 0;
}
int count_busy_lines(int *array, int N) {
    int sum = 0;
    for (int i = 0; i < N; i++) {
        if (array[i] == 1) {
            sum++;
        }
    }
    return sum;
}