Ler sobre retrocesso me levou a uma página no geeksforgeeks.org sobre soluções para o problema das n-rainhas. A primeira solução é apresentada como a "abordagem ingênua", que gera todas as permutações possíveis e é a menos eficiente em O(n! * n). A segunda solução é "Em vez de gerar todas as permutações possíveis, construímos a solução incrementalmente, garantindo assim, a cada passo, que a solução parcial permaneça válida. Se ocorrer um conflito, retrocederemos imediatamente, o que ajuda a evitar cálculos desnecessários." e supostamente é O(n!).
Analisando o código, simplesmente não consigo ver a diferença entre os dois (em termos de recursão/retrocesso/poda), além das diferenças nos comentários, alguns nomes de variáveis, a maneira como os conflitos diagonais são calculados/registrados e algumas outras coisas triviais que não fazem diferença, como usar [:] em vez de .copy().
Primeira solução (menos eficiente):
#Python program to find all solution of N queen problem
#using recursion
# Function to check if placement is safe
def isSafe(board, currRow, currCol):
for i in range(len(board)):
placedRow = board[i]
placedCol = i + 1
# Check diagonals
if abs(placedRow - currRow) == \
abs(placedCol - currCol):
return False # Not safe
return True # Safe to place
# Recursive utility to solve N-Queens
def nQueenUtil(col, n, board, res, visited):
# If all queens placed, add to res
if col > n:
res.append(board.copy())
return
# Try each row in column
for row in range(1, n+1):
# If row not used
if not visited[row]:
# Check safety
if isSafe(board, row, col):
# Mark row
visited[row] = True
# Place queen
board.append(row)
# Recur for next column
nQueenUtil(col+1, n, board, res, visited)
# Backtrack
board.pop()
visited[row] = False
# Main N-Queen solver
def nQueen(n):
res = []
board = []
visited = [False] * (n + 1)
nQueenUtil(1, n, board, res, visited)
return res
if __name__ == "__main__":
n = 4
res = nQueen(n)
for row in res:
print(row)
Segunda solução (retrocesso com poda, supostamente mais eficiente):
# Python program to find all solutions of the N-Queens problem
# using backtracking and pruning
def nQueenUtil(j, n, board, rows, diag1, diag2, res):
if j > n:
# A solution is found
res.append(board[:])
return
for i in range(1, n + 1):
if not rows[i] and not diag1[i + j] and not diag2[i - j + n]:
# Place queen
rows[i] = diag1[i + j] = diag2[i - j + n] = True
board.append(i)
# Recurse to the next column
nQueenUtil(j + 1, n, board, rows, diag1, diag2, res)
# Remove queen (backtrack)
board.pop()
rows[i] = diag1[i + j] = diag2[i - j + n] = False
def nQueen(n):
res = []
board = []
# Rows occupied
rows = [False] * (n + 1)
# Major diagonals (row + j) and Minor diagonals (row - col + n)
diag1 = [False] * (2 * n + 1)
diag2 = [False] * (2 * n + 1)
# Start solving from the first column
nQueenUtil(1, n, board, rows, diag1, diag2, res)
return res
if __name__ == "__main__":
n = 4
res = nQueen(n)
for temp in res:
print(temp)
A diferença está nas verificações diagonais.
A segunda versão, eficiente, saberá, para um dado quadrado com complexidade de tempo O(1), se ele está em alguma das diagonais ocupadas. Para isso, utiliza as listas
diag1
ediag2
, que possuem sinalizadores para cada uma das diagonais, estejam elas ocupadas ou não.A versão menos eficiente não possui essa estrutura de dados e, para um determinado quadrado, itera as rainhas já colocadas para verificar se alguma delas ocupa a mesma diagonal. Isso acontece na
isSafe
função e tem uma complexidade temporal média de O(𝑛) para cada um dos quadrados verificados. Isso explica a diferença nas complexidades temporais gerais desses dois algoritmos.