第8講 for文・if文・配列・ポインタを総動員して3次魔方陣の自動生成に挑戦する!
第8話 魔方陣を実現するプログラム
魔方陣
を実現するプログラム例
#include<iostream>
using namespace std;
int f(int *x,int cn);
void g(int *x);
void main(){
int x[9];
int y;
y=f(x,0);
cout<<endl<<"3次魔方陣総数は"<<y<<endl;
}
int f(int *x,int cn){
int i,j,k,l,m,n,o,p,q,r;
for(i=1;i<10;i++){
x[0]=i;
for(j=1;j<10;j++){
x[1]=j;
if(x[1]==x[0])goto tobi1;
for(k=1;k<10;k++){
x[2]=k;
for(m=0;m<2;m++)if(x[2]==x[m])goto tobi2;
for(l=1;l<10;l++){
x[3]=l;
for(m=0;m<3;m++)if(x[3]==x[m])goto tobi3;
for(n=1;n<10;n++){
x[4]=n;
for(m=0;m<4;m++)if(x[4]==x[m])goto tobi4;
for(o=1;o<10;o++){
x[5]=o;
for(m=0;m<5;m++)if(x[5]==x[m])goto tobi5;
for(p=1;p<10;p++){
x[6]=p;
for(m=0;m<6;m++)if(x[6]==x[m])goto tobi6;
for(q=1;q<10;q++){
x[7]=q;
for(m=0;m<7;m++)if(x[7]==x[m])goto tobi7;
for(r=1;r<10;r++){
x[8]=r;
for(m=0;m<8;m++)if(x[8]==x[m])goto tobi8;
if(g(x)==1)cn++;
tobi8:;
}
tobi7:;
}
tobi6:;
}
tobi5:;
}
tobi4:;
}
tobi3:;
}
tobi2:;
}
tobi1:;
}
}
return(cn);
}
char g(int *x){
char i,j;
int w;
w=0;
for(i=0;i<3;i++){
w=w+x[i];
}
if(w!=15)return(0);
w=0;
for(i=3;i<6;i++){
w=w+x[i];
}
if(w!=15)return(0);
w=0;
for(i=6;i<9;i++){
w=w+x[i];
}
if(w!=15)return(0);
w=0;
for(i=0;i<9;i=i+3){
w=w+x[i];
}
if(w!=15)return(0);
w=0;
for(i=1;i<9;i=i+3){
w=w+x[i];
}
if(w!=15)return(0);
w=0;
for(i=2;i<9;i=i+3){
w=w+x[i];
}
if(w!=15)return(0);
w=0;
for(i=0;i<9;i=i+4){
w=w+x[i];
}
if(w!=15)return(0);
w=0;
for(i=2;i<7;i=i+2){
w=w+x[i];
}
if(w!=15)return(0);
for(i=0;i<9;i++){
cout<<x[i]<<" ";
if(i%3==2)cout<<endl;
}
cout<<endl;
return(1);
}
一応、3次魔方陣生成プログラムは完成しましたが、
このプログラムには明らかな無駄があります。
本来であれば、1行目
1 | 2 | 9 |
で合計15にすることが不可能であると分かった時点で
1 | 2 | 9 |
3 | ||
と次ぎに進むべきではありません。
この後は、どのように埋めたとしても魔方陣が
できないことが確定しているので、以下のように
1 | 3 | |
↓
1 | 3 | 2 |
↓
1 | 3 | 4 |
↓
・
・
・
↓
1 | 3 | 9 |
↓
・
・
・
↓
1 | 5 | 9 |
動いてから
1 | 3 | 9 |
2 | ||
へと進むべきです。
そして、2行目についても
1 | 3 | 9 |
2 | 4 | 8 |
で魔方陣ができないことをが分かりましたら、
1 | 3 | 9 |
2 | 5 | |
↓
1 | 3 | 9 |
2 | 5 | 4 |
↓
・
・
・
↓
1 | 3 | 9 |
2 | 5 | 8 |
と動いてから、
1 | 3 | 9 |
2 | 5 | 4 |
6 |
と歩むべきです。
魔方陣の可能性がなくなった時点で、
先に進むのをやめ戻るべきなのです。
でなければ無駄な検索をすることになり、
時間を大幅に浪費することになります。
では、関数fを大幅に改良して、
問題をクリアして下さい。
尚、大幅に改良する前に時間計測するために
次のように改良しておきましょう。
#include<iostream>
#include <time.h>
using namespace std;
int f(int *x,int cn);
char g(int *x);
void main(){
int x[9];
int y;
clock_t hj,ow; //clock_t型の宣言、プログラム開始時間を取得するための変数
hj=clock();
y=f(x,0);
ow=clock();
cout<<endl<<"3次魔方陣総数は"<<y<<endl;
cout<<"魔方陣全解を生成するのにかかった時間は"<<(double)(ow-hj)/1000<<"秒です。"<<endl;
}
・
・
・
f以下は同じ
clock()は、
プログラム開始からの経過時間をミリ秒(ms)単位で返してくれる関数です。
1ミリ秒とは、1/1000秒です。
clock()を使うために、time.hをインクルードする必要があります。
(double)(ow-hj)は、clock_t型の変数を強制的に倍精度実数型に変換しています。
また、
大幅に改良する際には現在のプログラムを残しておくために、
新しいプロジェクトを立ち上げて下さい。
もちろん、最初から打つのでは大変ですから、
コピペを利用して下さい。
旧プロジェクトのa.cppをコピーしておいて、
新プロジェクトのa.cppに貼り付けるのです。
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