Python 3.6 实现暴力穷举法求解数独问题

Leo
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发布时间:2026-10-13 | 3人浏览过
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本文介绍使用Python 3.6通过暴力穷举法解决数独问题的过程。算法直接尝试所有可能值,虽运行时间较长但逻辑简单。文中详细记录了从递归调用导致的栈溢出错误,到通过修改递归深度及改用循环退出机制的调试经历,并提供了完整代码及运行结果对比。

该算法采用较为直接的暴力穷举策略,通过逐一尝试每个空格的数值来寻找解,因此程序运行耗时较长,具体时长取决于数独谜题的难度。从算法设计到最终成功运行,过程充满波折:前期花费大量时间设计逻辑,后期则需不断调试以修复Bug。起初为了简化代码,直接在sudoku类中递归调用blank方法,但计算量过大导致编译器抛出“RecursionError: maximum recursion depth exceeded while calling a Python object”(超过最大递归深度)的错误。尽管将递归深度限制提升至100000,仍引发了堆栈溢出问题。最终的解决方式较为粗暴:将递归逻辑改写为while循环,一旦满足条件便直接调用exit(0)强制结束程序。

运行结果:

再试一个其他的数独:

此次运行速度显著提升,仅耗时11秒便完成计算,效率远优于第一个测试案例。

代码如下所示:

import copy
import time

t1=time.time()
origin = [[8, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
  [0, 0, 3, 6, 0, 0, 0, 0, 0],
  [0, 7, 0, 0, 9, 0, 2, 0, 0],
  [0, 5, 0, 0, 0, 7, 0, 0, 0],
  [0, 0, 0, 0, 4, 5, 7, 0, 0],
  [0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 3, 0],
  [0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 6, 8],
  [0, 0, 8, 5, 0, 0, 0, 1, 0],
  [0, 9, 0, 0, 0, 0, 4, 0, 0]]

class sudoku:
 def debug(self): # 调试
 for list in origin:
  print(list)
 print("\n")

 def check_repetition(self,list):#判断表中是否有重复值,0除外
 flag=0
 for i in range(1,10):
  if list.count(i)>=2:
  return 1
  else:
  flag=flag+1
 if flag==9:
  return 0

 def check_row(self,row):#检测横向是否有重复值,无则为返回0,有则返回1
 list = origin[row] # 横向
 r1 = self.check_repetition(list)
 if r1 == 0:
  return 0
 else :
  return 1

 def check_column(self,column):#检测纵向是否重复值,无则为返回0,有则返回1
 list = [] # 纵向
 for num in origin:
  list.append(num[column])
 r2 = self.check_repetition(list)
 if r2==0:
  return 0
 else:
  return 1

 def check_square(self,x,y):#检测九宫格是否有重复值,无则为返回0,有则返回1
 x,y=y,x
 if x>=9 or y>=9:
  return
 square = []#九宫格
 for i in range(0+y//3*3, 3+y//3*3):
  for j in range(0+x//3*3, 3+x//3*3):
  square.append(origin[i][j])
 r3 = self.check_repetition(square)
 if r3==0:
  return 0
 else:
  return 1

 def check(self,x,y):#检测是否有重复值,无则为0,有则不为0
 r1 = self.check_row(x)
 r2 = self.check_column(y)
 r3 = self.check_square(x, y)
 result=r1+r2+r3
 return result

 def get_next(self): # 获得下一个空值,返回row,column值
 i = 0
 for list in origin:
  try: # 当0不在列表中时,跳过
  column = list.index(0)
  row = origin.index(list)
  res = (row, column)
  return res
  except ValueError:
  i = i + 1
  if i == 9:
   t2=time.time()
   print("总用时={}".format(t2 - t1))
   exit(0)

 def poi(self,row, column): # 位置修正
 if row == 0 and column == -1:
  return
 if row == 8 and column == 9:
  return
 if column == -1:
  column = 8
  row = row - 1
 if column == 9:
  column = 0
  row = row - 1
 return (row, column)

 def get_last(self,row, column):
 origin[row].insert(column, 0)
 origin[row].pop(column + 1)
 column = column - 1 # 获得上一个已填值的行、列位置
 row, column = self.poi(row, column)#位置修正
 r = origin[row][column] * compare[row][column]
 while r != 0:
  column = column - 1
  row, column = self.poi(row, column)
  r = origin[row][column] * compare[row][column]
 return (row, column)

 def blank(self):
 try:
  row,column=self.get_next()
 except TypeError:#已填完
  exit(0)
 j=0
 flag=0
 for i in range(1,10):
  origin[row].insert(column,i)
  origin[row].pop(column+1)
  self.debug()
  r = self.check(row, column)
  if r==0:#无重复值
  return
  else:
  j = j + 1
  if j==9:
   flag=1
   break
 if flag==1:
  row, column = self.get_last(row, column)
  value=origin[row][column]
  self.debug()
  while value == 9:
  row, column = self.get_last(row, column)
  value = origin[row][column]
  self.debug()
  while value<9:
  for k in range(value+1,10):
   origin[row].insert(column, k)
   origin[row].pop(column + 1)
   self.debug()
   r=self.check(row,column)
   if r!=0:#有重复
   if k==9:
    row, column = self.get_last(row, column)
    value=origin[row][column]
    self.debug()
    while value==9:
    row, column = self.get_last(row, column)
    value = origin[row][column]
    self.debug()
    break
   else:
   return

if __name__=="__main__":
 compare = copy.deepcopy(origin)
 sudoku = sudoku()
 while 1:
 sudoku.blank()

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持本站。

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