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ja/codes/rust/chapter_backtracking/n_queens.rs

@@ -0,0 +1,76 @@
+/*
+ * File: n_queens.rs
+ * Created Time: 2023-07-15
+ * Author: codingonion (coderonion@gmail.com)
+ */
+
+/* バックトラッキング：N クイーン */
+fn backtrack(
+    row: usize,
+    n: usize,
+    state: &mut Vec<Vec<String>>,
+    res: &mut Vec<Vec<Vec<String>>>,
+    cols: &mut [bool],
+    diags1: &mut [bool],
+    diags2: &mut [bool],
+) {
+    // すべての行への配置が完了したら、解を記録する
+    if row == n {
+        res.push(state.clone());
+        return;
+    }
+    // すべての列を走査
+    for col in 0..n {
+        // このマスに対応する主対角線と副対角線を計算
+        let diag1 = row + n - 1 - col;
+        let diag2 = row + col;
+        // 枝刈り：そのマスの列、主対角線、副対角線にクイーンがあってはならない
+        if !cols[col] && !diags1[diag1] && !diags2[diag2] {
+            // 試行：そのマスにクイーンを置く
+            state[row][col] = "Q".into();
+            (cols[col], diags1[diag1], diags2[diag2]) = (true, true, true);
+            // 次の行に配置する
+            backtrack(row + 1, n, state, res, cols, diags1, diags2);
+            // 戻す：そのマスを空きマスに戻す
+            state[row][col] = "#".into();
+            (cols[col], diags1[diag1], diags2[diag2]) = (false, false, false);
+        }
+    }
+}
+
+/* N クイーンを解く */
+fn n_queens(n: usize) -> Vec<Vec<Vec<String>>> {
+    // n*n の盤面を初期化する。'Q' はクイーン、'#' は空きマスを表す
+    let mut state: Vec<Vec<String>> = vec![vec!["#".to_string(); n]; n];
+    let mut cols = vec![false; n]; // 列にクイーンがあるか記録
+    let mut diags1 = vec![false; 2 * n - 1]; // 主対角線にクイーンがあるかを記録
+    let mut diags2 = vec![false; 2 * n - 1]; // 副対角線にクイーンがあるかを記録
+    let mut res: Vec<Vec<Vec<String>>> = Vec::new();
+
+    backtrack(
+        0,
+        n,
+        &mut state,
+        &mut res,
+        &mut cols,
+        &mut diags1,
+        &mut diags2,
+    );
+
+    res
+}
+
+/* Driver Code */
+pub fn main() {
+    let n: usize = 4;
+    let res = n_queens(n);
+
+    println!("盤面の縦横は {n}");
+    println!("クイーンの配置方法は全部で {} 通り", res.len());
+    for state in res.iter() {
+        println!("--------------------");
+        for row in state.iter() {
+            println!("{:?}", row);
+        }
+    }
+}