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C语言怎么实现数独游戏

发布时间：2022-03-24 16:27:46 作者：iii
来源：亿速云 阅读：460

C语言怎么实现数独游戏

目录

  1. 引言
  2. 数独游戏简介
  3. C语言实现数独游戏的基本思路
  4. 数独游戏的生成
  5. 数独游戏的求解
  6. 数独游戏的验证
  7. 数独游戏的用户交互
  8. 完整代码示例
  9. 总结

引言

数独是一种经典的逻辑游戏，玩家需要在9x9的格子中填入数字1到9，使得每一行、每一列以及每一个3x3的小格子内都包含1到9的所有数字，且不重复。本文将详细介绍如何使用C语言实现一个简单的数独游戏，包括数独的生成、求解、验证以及用户交互。

数独游戏简介

数独游戏起源于18世纪的瑞士，后来在日本得到普及并风靡全球。数独的规则简单，但解题过程需要一定的逻辑推理能力。标准的数独游戏是一个9x9的方格，其中部分格子已经填入了数字，玩家需要根据这些已知数字推断出其他空格中的数字。

C语言实现数独游戏的基本思路

要实现一个数独游戏，我们需要解决以下几个问题：

  1. 数独的生成：如何生成一个合法的数独谜题。
  2. 数独的求解：如何求解一个数独谜题。
  3. 数独的验证：如何验证玩家填入的数字是否正确。
  4. 用户交互：如何与用户进行交互，允许玩家输入数字并显示游戏状态。

接下来，我们将逐一解决这些问题。

数独游戏的生成

生成一个合法的数独谜题是数独游戏实现的第一步。一个合法的数独谜题必须满足以下条件：

生成数独谜题的步骤

  1. 生成一个完整的数独解：首先，我们需要生成一个完整的数独解，即一个9x9的方格，其中每一行、每一列以及每一个3x3的小格子内都包含1到9的所有数字，且不重复。
  2. 挖空部分格子：在生成的完整数独解中，随机挖空部分格子，形成谜题。挖空的格子数量决定了谜题的难度。

生成完整数独解的算法

生成完整数独解的算法可以采用回溯法。回溯法是一种暴力搜索算法，通过递归尝试所有可能的数字组合，直到找到一个合法的数独解。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

#define N 9

int grid[N][N];

// 检查数字num是否可以放在grid[row][col]位置
int isSafe(int row, int col, int num) {
    // 检查行
    for (int i = 0; i < N; i++) {
        if (grid[row][i] == num) {
            return 0;
        }
    }

    // 检查列
    for (int i = 0; i < N; i++) {
        if (grid[i][col] == num) {
            return 0;
        }
    }

    // 检查3x3小格子
    int startRow = row - row % 3;
    int startCol = col - col % 3;
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        for (int j = 0; j < 3; j++) {
            if (grid[i + startRow][j + startCol] == num) {
                return 0;
            }
        }
    }

    return 1;
}

// 使用回溯法生成数独解
int solveSudoku(int row, int col) {
    if (row == N - 1 && col == N) {
        return 1;
    }

    if (col == N) {
        row++;
        col = 0;
    }

    if (grid[row][col] != 0) {
        return solveSudoku(row, col + 1);
    }

    for (int num = 1; num <= N; num++) {
        if (isSafe(row, col, num)) {
            grid[row][col] = num;

            if (solveSudoku(row, col + 1)) {
                return 1;
            }

            grid[row][col] = 0;
        }
    }

    return 0;
}

// 生成一个完整的数独解
void generateSudoku() {
    srand(time(NULL));

    // 清空数独
    for (int i = 0; i < N; i++) {
        for (int j = 0; j < N; j++) {
            grid[i][j] = 0;
        }
    }

    // 随机填充一些数字
    for (int i = 0; i < 20; i++) {
        int row = rand() % N;
        int col = rand() % N;
        int num = rand() % N + 1;

        if (isSafe(row, col, num)) {
            grid[row][col] = num;
        }
    }

    // 使用回溯法生成完整数独解
    solveSudoku(0, 0);
}

// 打印数独
void printSudoku() {
    for (int i = 0; i < N; i++) {
        for (int j = 0; j < N; j++) {
            printf("%2d ", grid[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }
}

int main() {
    generateSudoku();
    printSudoku();
    return 0;
}

挖空部分格子

生成完整数独解后，我们需要挖空部分格子以形成谜题。挖空的格子数量决定了谜题的难度。通常，挖空30到40个格子可以生成一个中等难度的数独谜题。

// 挖空部分格子以生成数独谜题
void createPuzzle(int difficulty) {
    int count = difficulty;

    while (count != 0) {
        int row = rand() % N;
        int col = rand() % N;

        if (grid[row][col] != 0) {
            grid[row][col] = 0;
            count--;
        }
    }
}

int main() {
    generateSudoku();
    createPuzzle(35); // 挖空35个格子
    printSudoku();
    return 0;
}

数独游戏的求解

数独游戏的求解是数独游戏实现的核心部分。求解数独谜题的算法同样可以采用回溯法。

求解数独谜题的算法

// 使用回溯法求解数独谜题
int solveSudoku(int row, int col) {
    if (row == N - 1 && col == N) {
        return 1;
    }

    if (col == N) {
        row++;
        col = 0;
    }

    if (grid[row][col] != 0) {
        return solveSudoku(row, col + 1);
    }

    for (int num = 1; num <= N; num++) {
        if (isSafe(row, col, num)) {
            grid[row][col] = num;

            if (solveSudoku(row, col + 1)) {
                return 1;
            }

            grid[row][col] = 0;
        }
    }

    return 0;
}

int main() {
    generateSudoku();
    createPuzzle(35); // 挖空35个格子
    printSudoku();

    if (solveSudoku(0, 0)) {
        printf("\nSolved Sudoku:\n");
        printSudoku();
    } else {
        printf("No solution exists.\n");
    }

    return 0;
}

数独游戏的验证

在玩家填入数字后，我们需要验证玩家填入的数字是否正确。验证数独谜题的算法与求解数独谜题的算法类似，只是不需要修改数独谜题。

验证数独谜题的算法

// 验证数独谜题是否合法
int isValidSudoku() {
    for (int i = 0; i < N; i++) {
        for (int j = 0; j < N; j++) {
            if (grid[i][j] != 0) {
                int num = grid[i][j];
                grid[i][j] = 0;

                if (!isSafe(i, j, num)) {
                    grid[i][j] = num;
                    return 0;
                }

                grid[i][j] = num;
            }
        }
    }

    return 1;
}

int main() {
    generateSudoku();
    createPuzzle(35); // 挖空35个格子
    printSudoku();

    if (isValidSudoku()) {
        printf("The Sudoku puzzle is valid.\n");
    } else {
        printf("The Sudoku puzzle is invalid.\n");
    }

    return 0;
}

数独游戏的用户交互

为了让玩家能够与数独游戏进行交互，我们需要实现以下功能：

  1. 显示数独谜题：将数独谜题以9x9的方格形式显示在屏幕上。
  2. 允许玩家输入数字：玩家可以通过键盘输入数字并填入数独谜题中。
  3. 验证玩家输入：在玩家输入数字后，验证玩家输入的数字是否正确。
  4. 提示玩家：如果玩家输入的数字不正确，提示玩家重新输入。

用户交互的实现

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

#define N 9

int grid[N][N];

// 检查数字num是否可以放在grid[row][col]位置
int isSafe(int row, int col, int num) {
    // 检查行
    for (int i = 0; i < N; i++) {
        if (grid[row][i] == num) {
            return 0;
        }
    }

    // 检查列
    for (int i = 0; i < N; i++) {
        if (grid[i][col] == num) {
            return 0;
        }
    }

    // 检查3x3小格子
    int startRow = row - row % 3;
    int startCol = col - col % 3;
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        for (int j = 0; j < 3; j++) {
            if (grid[i + startRow][j + startCol] == num) {
                return 0;
            }
        }
    }

    return 1;
}

// 使用回溯法生成数独解
int solveSudoku(int row, int col) {
    if (row == N - 1 && col == N) {
        return 1;
    }

    if (col == N) {
        row++;
        col = 0;
    }

    if (grid[row][col] != 0) {
        return solveSudoku(row, col + 1);
    }

    for (int num = 1; num <= N; num++) {
        if (isSafe(row, col, num)) {
            grid[row][col] = num;

            if (solveSudoku(row, col + 1)) {
                return 1;
            }

            grid[row][col] = 0;
        }
    }

    return 0;
}

// 生成一个完整的数独解
void generateSudoku() {
    srand(time(NULL));

    // 清空数独
    for (int i = 0; i < N; i++) {
        for (int j = 0; j < N; j++) {
            grid[i][j] = 0;
        }
    }

    // 随机填充一些数字
    for (int i = 0; i < 20; i++) {
        int row = rand() % N;
        int col = rand() % N;
        int num = rand() % N + 1;

        if (isSafe(row, col, num)) {
            grid[row][col] = num;
        }
    }

    // 使用回溯法生成完整数独解
    solveSudoku(0, 0);
}

// 挖空部分格子以生成数独谜题
void createPuzzle(int difficulty) {
    int count = difficulty;

    while (count != 0) {
        int row = rand() % N;
        int col = rand() % N;

        if (grid[row][col] != 0) {
            grid[row][col] = 0;
            count--;
        }
    }
}

// 打印数独
void printSudoku() {
    for (int i = 0; i < N; i++) {
        for (int j = 0; j < N; j++) {
            printf("%2d ", grid[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }
}

// 验证数独谜题是否合法
int isValidSudoku() {
    for (int i = 0; i < N; i++) {
        for (int j = 0; j < N; j++) {
            if (grid[i][j] != 0) {
                int num = grid[i][j];
                grid[i][j] = 0;

                if (!isSafe(i, j, num)) {
                    grid[i][j] = num;
                    return 0;
                }

                grid[i][j] = num;
            }
        }
    }

    return 1;
}

// 用户交互
void playSudoku() {
    int row, col, num;

    while (1) {
        printSudoku();

        printf("Enter row (1-9), column (1-9), and number (1-9) (0 to exit): ");
        scanf("%d %d %d", &row, &col, &num);

        if (row == 0 || col == 0 || num == 0) {
            break;
        }

        if (row < 1 || row > N || col < 1 || col > N || num < 1 || num > N) {
            printf("Invalid input. Please try again.\n");
            continue;
        }

        if (grid[row - 1][col - 1] != 0) {
            printf("Cell is already filled. Please try again.\n");
            continue;
        }

        if (isSafe(row - 1, col - 1, num)) {
            grid[row - 1][col - 1] = num;
            printf("Number %d placed at row %d, column %d.\n", num, row, col);
        } else {
            printf("Invalid number. Please try again.\n");
        }

        if (isValidSudoku()) {
            printf("Congratulations! You have solved the Sudoku puzzle.\n");
            break;
        }
    }
}

int main() {
    generateSudoku();
    createPuzzle(35); // 挖空35个格子
    playSudoku();
    return 0;
}

完整代码示例

以下是完整的C语言实现数独游戏的代码示例：

”`c #include #include #include

#define N 9

int grid[N][N];

// 检查数字num是否可以放在grid[row][col]位置 int isSafe(int row, int col, int num) { // 检查行 for (int i = 0; i < N; i++) { if (grid[row][i] == num) { return 0; } }

// 检查列
for (int i = 0; i < N; i++) {
    if (grid[i][col] == num) {
        return 0;
    }
}

// 检查3x3小格子
int startRow = row - row % 3;
int startCol = col - col % 3;
for (int i = 0; i < 3; i++) {
    for (int j = 0; j < 3; j++) {
        if (grid[i + startRow][j + startCol] == num) {
            return 0;
        }
    }
}

return 1;

}

// 使用回溯法生成数独解 int solveSudoku(int row, int col) { if (row == N - 1 && col == N) { return 1; }

if (col == N) {
    row++;
    col = 0;
}

if (grid[row][col] != 0) {
    return solveSudoku(row, col + 1);
}

for (int num = 1; num <= N; num++) {
    if (isSafe(row, col, num)) {
        grid[row][col] = num;

        if (solveSudoku(row, col + 1)) {
            return 1;
        }

        grid[row][col] = 0;
    }
}

return 0;

}

// 生成一个完整的数独解 void generateSudoku() { srand(time(NULL));

// 清空数独
for (int i = 0; i < N; i++) {
    for (int j = 0; j < N; j++) {
        grid[i][j] = 0;
    }
}

// 随机填充一些数字
for (int i = 0; i < 20; i++) {
    int row = rand() % N;
    int col = rand() % N;
    int num = rand() % N + 1;

    if (isSafe(row, col, num)) {
        grid[row][col] = num;
    }
}

// 使用回溯法生成完整数独解
solveSudoku(0, 0);

}

// 挖空部分格子以生成数独谜题 void createPuzzle(int difficulty) { int count = difficulty;

while (count != 0) {
    int row = rand() % N;
    int col = rand() % N;

    if (grid[row][col] != 0) {
        grid[row][col] = 0;
        count--;
    }
}

}

// 打印数独 void printSudoku() { for (int i = 0; i < N; i++) { for (int j = 0; j < N; j++) { printf(“%2d “, grid[i][j]); } printf(”\n”); } }

// 验证数独谜题是否合法 int isValidSudoku() { for (int i = 0; i < N; i++) { for (int j = 0; j

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