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编程问答

编程大实践数独破解 #Cilay #嵩天

發(fā)布時間：2024/1/8 编程问答 35 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了编程大实践数独破解 #Cilay #嵩天小編覺得挺不錯的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個參考.

圖形界面數(shù)獨游戲

一、項目背景

1.數(shù)獨

**數(shù)獨（Sudoku）**是一種數(shù)學邏輯游戲，游戲由9×9個格子組成，玩家需要根據(jù)格子提供的數(shù)字推理出其他格子的數(shù)字。

這種游戲只需要邏輯思維能力，與數(shù)字運算無關(guān)，所以數(shù)學不好的人也很適合。

雖然玩法簡單，但提供的數(shù)字卻千變?nèi)f化，所以不少教育者認為數(shù)獨是鍛煉腦筋的好方法。

數(shù)獨游戲由美國自由拼圖發(fā)明者Howard Garns于1979年發(fā)明，日本出版商Nikoli于1986年發(fā)展，意思為“每個格子只有一個數(shù)字”。

數(shù)獨規(guī)則：

數(shù)獨游戲由九個3*3的九宮格呈3*3排列，構(gòu)成9*9小格的矩陣，每個小格中只能填入1-9中的一個數(shù)字，對于數(shù)字的位置有如下限制：

?

矩陣的每一行包含1-9的每一個數(shù)字，且不能重復(fù)
?

矩陣每一列的數(shù)字不能重復(fù)（要求同行）
?

每一個3*3的九宮格內(nèi)，數(shù)字不能重復(fù)

一個填好的9*9矩陣稱為終盤(Endgame)，在終盤中去掉部分數(shù)字，供解謎者填寫，稱為初盤。

2.圖形用戶界面

圖形用戶界面（Graphical User Interface，縮寫：GUI）是指采用圖形方式顯示的計算機操作用戶界面。

與早期計算機使用的命令行界面相比，除了降低用戶的操作負擔之外，對于新用戶而言，圖形界面對于用戶來說在視覺上更易于接受，學習成本大幅下降，也讓電腦的大眾化得以實現(xiàn)。

雖然圖形用戶界面已經(jīng)成為現(xiàn)代電腦的主要界面，然而這界面必定要透過在顯示器的特定位置，以“各種美觀、而不單調(diào)的視覺消息”提示用戶“狀態(tài)的改變”，勢必得比簡單的文字消息呈現(xiàn)，花上更多的電腦運算能力，計算“要改變顯示器哪些光點，變成哪些顏色”，功能命令的設(shè)計也比較復(fù)雜，現(xiàn)代操作系統(tǒng)的圖形復(fù)雜程度更遠超早期的GUI。

3.QT

Qt是一個跨平臺的C++應(yīng)用程序開發(fā)框架。廣泛用于開發(fā)GUI程序，這種情況下又被稱為部件工具箱。也可用于開發(fā)非GUI程序，例如控制臺工具和服務(wù)器。

Qt 被用于 OPIE、Skype、VLC media player、Adobe Photoshop Elements、VirtualBox與Mathematica以及被Autodesk、歐洲空間局、夢工廠、Google、HP、KDE、盧卡斯影業(yè)、西門子公司、沃爾沃集團，華特迪士尼動畫制作公司、三星集團、飛利浦、Panasonic所使用。它是 Digia 公司的產(chǎn)品。

Qt使用標準的C++和特殊的代碼生成擴展以及一些宏。通過語言綁定，其他的編程語言也可以使用Qt。 Qt是自由且開放源代碼的軟件，在GNU寬通用公共許可證（LGPL）條款下發(fā)布。所有版本都支持廣泛的編譯器，包括GCC的C++編譯器和Visual Studio。

官方網(wǎng)站：Qt | Cross-platform software development for embedded & desktop

4.PyQT

PyQt 是一組用于Qt 公司的Qt 應(yīng)用程序框架的 Python 綁定，可在 Qt支持的所有平臺上運行，包括 Windows、macOS、Linux、iOS 和 Android。

PyQt6 支持 Qt v6，PyQt5 支持 Qt v5，PyQt4 支持 Qt v4。綁定是作為一組 Python 模塊實現(xiàn)的，包含 1,000 多個類。

項目地址：PyQt5 · PyPI

二、項目目標

1.主要目標

編寫一個擁有圖形界面的數(shù)獨游戲，功能包括：

?

游戲主要界面、鼠標/鍵盤交互操作
?

游戲過程控制（新建游戲、加載問題、重新開始、退出等）
?

支持自動游戲求解

2.目標分解

?

編寫圖像用戶界面
?

根據(jù)添加相關(guān)功能

三、技術(shù)選型

1.問題：圖形界面框架如何選擇？

Python常用第三方GUI圖形界面框架如下，推薦使用PyQT、TKinter、PySimpleGUI來構(gòu)建。

?

PyQT
?

TKinter
?

WxPython
?

PySide
?

Kivy
?

PySimpleGUI

2.問題：數(shù)獨生成算法有那幾種？

一般有兩種數(shù)獨生成算法：

?

矩陣變換：對一個正確的終盤使用隨機的矩陣變換，得到一個合乎規(guī)范的新終盤，此方法隨機程度較差，結(jié)果與初始差別不大
?

自動生成：利用求解算法，先隨機填入一些初始格，后交給求解算法得到終盤

3.問題：數(shù)獨求解算法有那幾種？

目前，主流的數(shù)獨求解算法有以下幾種：

?

暴力搜索：（效率低）
?

舞蹈鏈算法：使用交叉鏈表優(yōu)化搜索的算法
?

基于約束滿足問題的搜索算法：使用啟發(fā)式函數(shù)優(yōu)化搜索流程，使更快得解
?

推理算法：使用邏輯推理的形式，推出問題內(nèi)容，適用于簡單數(shù)獨求解，復(fù)雜數(shù)獨將無法求解

四、課堂要求

1.提交項目結(jié)構(gòu)

--javascripttypescriptbashsqljsonhtmlcssccppjavarubypythongorustmarkdown

main.py 項目執(zhí)行主文件 README.md 項目描述說明文檔 requirements.txt 項目依賴包版本號（項目需要下載到本地執(zhí)行，如果有第三方依賴包，必須填寫）

2.標注核心算法函數(shù)位置