【Leecode】Leecode刷题之路第37天之解数独

题目出处

37-解数独-题目出处

题目描述

个人解法

思路:

java 复制代码
todo

代码示例:(Java)

java 复制代码
todo

复杂度分析

java 复制代码
todo

官方解法

37-解数独-官方解法

方法1:回溯

思路:

代码示例:(Java)

java 复制代码
public class Solution1 {
    private boolean[][] line = new boolean[9][9];
    private boolean[][] column = new boolean[9][9];
    private boolean[][][] block = new boolean[3][3][9];
    private boolean valid = false;
    private List<int[]> spaces = new ArrayList<int[]>();

    public void solveSudoku(char[][] board) {
        for (int i = 0; i < 9; ++i) {
            for (int j = 0; j < 9; ++j) {
                if (board[i][j] == '.') {
                    spaces.add(new int[]{i, j});
                } else {
                    int digit = board[i][j] - '0' - 1;
                    line[i][digit] = column[j][digit] = block[i / 3][j / 3][digit] = true;
                }
            }
        }

        dfs(board, 0);
    }

    public void dfs(char[][] board, int pos) {
        if (pos == spaces.size()) {
            valid = true;
            return;
        }

        int[] space = spaces.get(pos);
        int i = space[0], j = space[1];
        for (int digit = 0; digit < 9 && !valid; ++digit) {
            if (!line[i][digit] && !column[j][digit] && !block[i / 3][j / 3][digit]) {
                line[i][digit] = column[j][digit] = block[i / 3][j / 3][digit] = true;
                board[i][j] = (char) (digit + '0' + 1);
                dfs(board, pos + 1);
                line[i][digit] = column[j][digit] = block[i / 3][j / 3][digit] = false;
            }
        }
    }


}

复杂度分析

  • 时间复杂度:O(1)。数独共有 81 个单元格,只需要对每个单元格遍历一次即可。
  • 空间复杂度:O(1)。由于数独的大小固定,因此哈希表的空间也是固定的。

方法2:位运算优化

思路:

代码示例:(Java)

java 复制代码
public class Solution2 {
    private int[] line = new int[9];
    private int[] column = new int[9];
    private int[][] block = new int[3][3];
    private boolean valid = false;
    private List<int[]> spaces = new ArrayList<int[]>();

    public void solveSudoku(char[][] board) {
        for (int i = 0; i < 9; ++i) {
            for (int j = 0; j < 9; ++j) {
                if (board[i][j] == '.') {
                    spaces.add(new int[]{i, j});
                } else {
                    int digit = board[i][j] - '0' - 1;
                    flip(i, j, digit);
                }
            }
        }

        dfs(board, 0);
    }

    public void dfs(char[][] board, int pos) {
        if (pos == spaces.size()) {
            valid = true;
            return;
        }

        int[] space = spaces.get(pos);
        int i = space[0], j = space[1];
        int mask = ~(line[i] | column[j] | block[i / 3][j / 3]) & 0x1ff;
        for (; mask != 0 && !valid; mask &= (mask - 1)) {
            int digitMask = mask & (-mask);
            int digit = Integer.bitCount(digitMask - 1);
            flip(i, j, digit);
            board[i][j] = (char) (digit + '0' + 1);
            dfs(board, pos + 1);
            flip(i, j, digit);
        }
    }

    public void flip(int i, int j, int digit) {
        line[i] ^= (1 << digit);
        column[j] ^= (1 << digit);
        block[i / 3][j / 3] ^= (1 << digit);
    }


}

复杂度分析

  • 时间复杂度:O(1)。数独共有 81 个单元格,只需要对每个单元格遍历一次即可。
  • 空间复杂度:O(1)。由于数独的大小固定,因此哈希表的空间也是固定的。

方法3:枚举优化

思路:

代码示例:(Java)

java 复制代码
public class Solution3 {
    private int[] line = new int[9];
    private int[] column = new int[9];
    private int[][] block = new int[3][3];
    private boolean valid = false;
    private List<int[]> spaces = new ArrayList<int[]>();

    public void solveSudoku(char[][] board) {
        for (int i = 0; i < 9; ++i) {
            for (int j = 0; j < 9; ++j) {
                if (board[i][j] != '.') {
                    int digit = board[i][j] - '0' - 1;
                    flip(i, j, digit);
                }
            }
        }

        while (true) {
            boolean modified = false;
            for (int i = 0; i < 9; ++i) {
                for (int j = 0; j < 9; ++j) {
                    if (board[i][j] == '.') {
                        int mask = ~(line[i] | column[j] | block[i / 3][j / 3]) & 0x1ff;
                        if ((mask & (mask - 1)) == 0) {
                            int digit = Integer.bitCount(mask - 1);
                            flip(i, j, digit);
                            board[i][j] = (char) (digit + '0' + 1);
                            modified = true;
                        }
                    }
                }
            }
            if (!modified) {
                break;
            }
        }

        for (int i = 0; i < 9; ++i) {
            for (int j = 0; j < 9; ++j) {
                if (board[i][j] == '.') {
                    spaces.add(new int[]{i, j});
                }
            }
        }

        dfs(board, 0);
    }

    public void dfs(char[][] board, int pos) {
        if (pos == spaces.size()) {
            valid = true;
            return;
        }

        int[] space = spaces.get(pos);
        int i = space[0], j = space[1];
        int mask = ~(line[i] | column[j] | block[i / 3][j / 3]) & 0x1ff;
        for (; mask != 0 && !valid; mask &= (mask - 1)) {
            int digitMask = mask & (-mask);
            int digit = Integer.bitCount(digitMask - 1);
            flip(i, j, digit);
            board[i][j] = (char) (digit + '0' + 1);
            dfs(board, pos + 1);
            flip(i, j, digit);
        }
    }

    public void flip(int i, int j, int digit) {
        line[i] ^= (1 << digit);
        column[j] ^= (1 << digit);
        block[i / 3][j / 3] ^= (1 << digit);
    }


}

复杂度分析

  • 时间复杂度:O(1)。数独共有 81 个单元格,只需要对每个单元格遍历一次即可。
  • 空间复杂度:O(1)。由于数独的大小固定,因此哈希表的空间也是固定的。

考察知识点

收获

1.位运算

Gitee源码位置

37-解数独-源码

同名文章,已同步发表于CSDN,个人网站,公众号

相关推荐
@yanyu66614 分钟前
idea中配置tomcat
java·mysql·tomcat
2501_9167665416 分钟前
【项目部署】JavaWeb、MavenJavaWeb项目部署至 Tomcat 的实现方式
java·tomcat
RoboWizard27 分钟前
扩容刚需 金士顿新款Canvas Plus存储卡
java·spring·缓存·电脑·金士顿
lang2015092842 分钟前
Spring Boot 入门:5分钟搭建Hello World
java·spring boot·后端
寂静山林1 小时前
UVa 10228 A Star not a Tree?
算法
失散131 小时前
分布式专题——47 ElasticSearch搜索相关性详解
java·分布式·elasticsearch·架构
serve the people1 小时前
LangChain 表达式语言核心组合:Prompt + LLM + OutputParser
java·langchain·prompt
想ai抽1 小时前
深入starrocks-多列联合统计一致性探查与策略(YY一下)
java·数据库·数据仓库
Neverfadeaway1 小时前
【C语言】深入理解函数指针数组应用(4)
c语言·开发语言·算法·回调函数·转移表·c语言实现计算器
武子康1 小时前
Java-152 深入浅出 MongoDB 索引详解 从 MongoDB B-树 到 MySQL B+树 索引机制、数据结构与应用场景的全面对比分析
java·开发语言·数据库·sql·mongodb·性能优化·nosql