数独求解_matlab

subject.png

空的位置用0补,用空格分隔,将题目记录到txt文档中。

data.txt

0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 2 3 0 0 0 7 8 0
1 0 0 4 0 6 0 0 9
4 0 0 0 5 0 0 0 1
9 0 0 0 0 0 0 0 6
0 6 0 0 0 0 0 9 0
0 0 5 0 0 0 8 0 0
0 0 0 3 0 1 0 0 0
0 0 0 0 9 0 0 0 0

检查某个数字能否填入某个空格,只检查那一横行。

check_row.m

function [result] = check_row(matrix, i, j, num)
    result = true;
    for col = 1 : 9
        if matrix(i, col) == num
            result = false;
            break;
        end
    end
end

检查某个数字能否填入某个空格,只检查那一列。

check_col.m

function [result] = check_col(matrix, i, j, num)
    result = true;
    for row = 1 : 9
        if matrix(row, j) == num
            result = false;
            break;
        end
    end
end

检查某个数字能否填入某个空格,只检查所在的3*3小方阵。

check_block.m

function [result] = check_block(matrix, i, j, num)
    result = true;
    
    % 计算此i,j所属小九宫格的坐标
    block_row = floor( (i-1) / 3 ) + 1;
    block_col = floor( (j-1) / 3 ) + 1;
    
    block_row_from = (block_row * 3) - 2;
    block_row_to = block_row * 3;
    block_col_from = (block_col * 3) - 2;
    block_col_to = block_col * 3;
    
    
    for row = block_row_from : block_row_to
        for col = block_col_from : block_col_to
            if matrix(row, col) == num
                result = false;
                break;
            end
        end
    end
    
end

检查某个数字能否填入某个空格,联合检查:所在行、所在列、所在的3*3小方阵。

check_all.m

function [result] = check_all(matrix, i, j, num)
    result = check_row(matrix, i, j, num) && check_col(matrix, i, j, num) &&  check_block(matrix, i, j, num);
end

绘制格子和数据的 function :

function [] = draw(matrix, isSubplot, rows, cols, rank)

if isSubplot == true
    subplot(rows, cols, rank);
    
matrix0 = dlmread('data.txt', '');
matrix0 = matrix0';
    
plot(0,0);
hold on
for i = 0 : 9
    if rem(i,3) == 0
        plot([0;9],[i,i],'linewidth',3,'color','black');
        plot([i;i],[0,9],'linewidth',3,'color','black');
    else
        plot([0;9],[i,i],'linewidth',1,'color','black');
        plot([i;i],[0,9],'linewidth',1,'color','black');
    end
end

matrix = matrix';
for i = 1 : 9
    for j = 1 : 9
        if matrix(i,j) ~= 0
            if matrix(i,j) == matrix0(i,j)
                text(i-0.5, 9.5-j, strcat('\color{red}',num2str(matrix(i,j))));
            else
                text(i-0.5, 9.5-j, num2str(matrix(i,j)));
            end
        end
    end
end

end

使用穷举解决方案。

solve.m

% 整个大九宫格的index编号(从左到右,从上到下):1 ~ 81
function solve(matrix, index)
    if index > 81       % 已经找到解
        disp(matrix);
        draw(matrix, true, 1, 2, 2);
    else
        % 计算此index对应i、j
        i = floor((index - 1) / 9) + 1;
        j = mod((index-1), 9) + 1;
        
        if matrix(i, j) ~= 0    % 如果是个已知数的话,直接跳到下一格
            solve(matrix, index+1);
        else                    % 未知数
            for num = 1 : 9                                % 试值
                if check_all(matrix, i, j, num) == true    % 可以
                    matrix(i, j) = num;                    % 赋值
                    solve(matrix, index+1);                % 跳到下一格
                end
            end
        end
    end
end

主程序:将文本读入到二维数组中,调用解决程序,从位置1开始。

sudoku.m

matrix = dlmread('data.txt', ' ');

disp(matrix);
draw(matrix, true, 1, 2, 1);

solve(matrix, 1);

运行结果:

>> sudoku
     0     0     0     0     0     0     0     0     0
     0     2     3     0     0     0     7     8     0
     1     0     0     4     0     6     0     0     9
     4     0     0     0     5     0     0     0     1
     9     0     0     0     0     0     0     0     6
     0     6     0     0     0     0     0     9     0
     0     0     5     0     0     0     8     0     0
     0     0     0     3     0     1     0     0     0
     0     0     0     0     9     0     0     0     0

     5     4     9     7     3     8     1     6     2
     6     2     3     9     1     5     7     8     4
     1     8     7     4     2     6     3     5     9
     4     3     8     6     5     9     2     7     1
     9     5     1     8     7     2     4     3     6
     7     6     2     1     4     3     5     9     8
     3     9     5     2     6     4     8     1     7
     2     7     6     3     8     1     9     4     5
     8     1     4     5     9     7     6     2     3
Sudoku.png
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