python - 随机生成9×9列表,其中条目是1到9之间的整数,在任何行或任何列中都没有重复条目

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我写了一个代码:随机生成一个9×9的列表,其中的条目是1到9之间的整数,在任何行或列中都没有重复的条目。
但我的代码没有解决不重复输入部分。

matr=[    ] 
#print(matr)

for i in range(9):
    entry=[ ]
    for j in range(9):
        while len(entry)<9:
            draw=randint(1,9)
            while draw not in entry:    
                entry.append(draw  )
    matr.append(entry   )   
    #print(matr   )
    #print(entry)


for i in matr:
    print(i)

或此代码:
print('--------list 1 to 9--------------------------------------')
list=[ i for i in range(1,10) ]
print(list)


print('---------shuffle list-------------------------------------')
matr=[   ] 

entry=list

for i in range(9):
    entry=entry.copy()    
    shuffle(entry ) 
    print(entry )
    matr.append(entry)

print(matr)

最佳答案

你正在寻找一个随机的(有效的)数独板这并不简单,使用随机数的试错方法将永远产生有效的结果下面是一个数独生成器,它将使用动态编程来实现:

import random
groups  = [ p//27*3+p%9//3   for p in range(81) ] 
colNums = [ set(range(1,10)) for _ in range(9)  ] 
rowNums = [ set(range(1,10)) for _ in range(9)  ]
grpNums = [ set(range(1,10)) for _ in range(9)  ]
sudoku  = [ [0]*9 for _ in range(9) ]
pos     = 0
tried   = [ set() for _ in range(81)]
while pos < 81:
    row,col,group  = pos//9,pos%9,groups[pos]
    previousNumber = sudoku[row][col]
    if previousNumber != 0:      # make backtracked number available again
        sudoku[row][col] = 0
        colNums[col].add(previousNumber)
        rowNums[row].add(previousNumber)
        grpNums[group].add(previousNumber)
    available  = colNums[col] & rowNums[row] & grpNums[group]
    available -= tried[pos]
    if available:                # select an available number at random
        number = random.choice(list(available))
        sudoku[row][col] = number
        colNums[col].discard(number)
        rowNums[row].discard(number)
        grpNums[group].discard(number)
        tried[pos].add(number)
        pos += 1
    else:
        tried[pos] = set() # no available number, backtrack to previous position
        pos -= 1

for line in sudoku:
        print(line)

该算法尝试在81个位置中的每个位置依次放置一个数字如果有冲突,它将尝试该职位的下一个可用号码。如果没有适合该位置的号码,则它会返回到上一个位置并在那里尝试下一个可用号码。它将在81个位置来回移动,直到在最后一个位置放置一个有效的数字。
为了快速检查一个数字在给定位置是否有效,该算法维护3个集合列表。一个用于行,一个用于列,一个用于九个3x3块。这些集合包含给定行、列或块的未使用数字。每次在电路板上放置一个数字时,它都会从相应的行/列/块集中删除。这使得它不适用于同一行、列或块上的所有后续位置。
当算法需要回溯时,它将前一个位置的数字返回到它的3个可用集。算法回溯到的位置将移动到另一个数字,因此先前尝试的数字必须可用于后续位置。
位置编号从0到80,以便于在集合中进行跟踪和比较。使用简单的除法和模运算符,这些位置号可以很容易地转换为行和列组数的转换稍微复杂一点,但它也只是一个除法和模的问题。
使用的变量:
groups:从职位编号转换为组号
colNums:9列的可用位置集
rowNums:9行的可用位置集
grpNums:9组(3x3块)的可用位置集
sudoku:最终板(9行9个数字)
pos:试图放置号码的当前位置
tried:到目前为止已在每个位置尝试过的一组数字回溯时,当前集合被清除,因为一旦前一个位置更改,位置的可用性将不同。
rowcolgroup是对应于当前位置的索引(pos
如果不需要3x3块限制,可以通过删除使用/分配groupgroupsgrpNums变量的代码部分来轻松删除它。
在这种情况下,有一种更简单(更快)的方法来生成满足行/列单一性约束的随机矩阵:
import random
numbers = random.sample(range(1,10),9)
cols    = random.sample(range(9),9)
rows    = random.sample(range(9),9)
square  = [[numbers[(r+c)%9] for c in cols] for r in rows]
for line in square: print(line)  

[8, 9, 1, 7, 6, 4, 5, 3, 2]
[5, 2, 9, 6, 4, 3, 1, 8, 7]
[2, 4, 6, 8, 5, 1, 7, 9, 3]
[1, 7, 2, 4, 3, 8, 9, 5, 6]
[7, 3, 4, 5, 1, 9, 6, 2, 8]
[3, 1, 5, 2, 7, 6, 8, 4, 9]
[4, 5, 8, 9, 2, 7, 3, 6, 1]
[9, 6, 7, 3, 8, 5, 2, 1, 4]
[6, 8, 3, 1, 9, 2, 4, 7, 5]

注意,这可能不会产生所有有效的随机矩阵
为了解释这一点,最好从一个简单的顺序索引矩阵开始,其中每一行的偏移量比前一行多一个:
matrix = [ [(r+c)%9 for c in range(9)] for r in range(9) ]

[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 0]
[2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 0, 1]
[3, 4, 5, 6, 7, 8, 0, 1, 2]
[4, 5, 6, 7, 8, 0, 1, 2, 3]
[5, 6, 7, 8, 0, 1, 2, 3, 4]
[6, 7, 8, 0, 1, 2, 3, 4, 5]
[7, 8, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6]
[8, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]

如您所见,每一行有0到8个索引(因此没有重复),每一列也有0到8个索引,由于偏移,没有重复。
现在,如果我们创建一个从1到9的数字列表并对其进行无序处理,我们可以用无序列表中的相应数字替换矩阵中的索引。由于每个索引映射到不同的数字,因此生成的矩阵在行或列上不会有任何重复。
numbers = random.sample(range(1,10),9) # [1, 5, 9, 8, 3, 7, 6, 2, 4]
matrix  = [ [numbers[i] for i in row] for row in matrix ]

[1, 5, 9, 8, 3, 7, 6, 2, 4]
[5, 9, 8, 3, 7, 6, 2, 4, 1]
[9, 8, 3, 7, 6, 2, 4, 1, 5]
[8, 3, 7, 6, 2, 4, 1, 5, 9]
[3, 7, 6, 2, 4, 1, 5, 9, 8]
[7, 6, 2, 4, 1, 5, 9, 8, 3]
[6, 2, 4, 1, 5, 9, 8, 3, 7]
[2, 4, 1, 5, 9, 8, 3, 7, 6]
[4, 1, 5, 9, 8, 3, 7, 6, 2]

最后我们可以对行进行洗牌以得到矩阵的更随机的组织
random.shuffle(matrix)

[5, 9, 8, 3, 7, 6, 2, 4, 1]
[9, 8, 3, 7, 6, 2, 4, 1, 5]
[1, 5, 9, 8, 3, 7, 6, 2, 4]
[7, 6, 2, 4, 1, 5, 9, 8, 3]
[2, 4, 1, 5, 9, 8, 3, 7, 6]
[6, 2, 4, 1, 5, 9, 8, 3, 7]
[4, 1, 5, 9, 8, 3, 7, 6, 2]
[8, 3, 7, 6, 2, 4, 1, 5, 9]
[3, 7, 6, 2, 4, 1, 5, 9, 8]

和列:
cols   = random.sample(range(9),9) # [7, 4, 3, 0, 8, 1, 2, 5, 6]
matrix = [[matrix[r][c] for c in cols] for r in range(9)]

[4, 7, 3, 5, 1, 9, 8, 6, 2]
[1, 6, 7, 9, 5, 8, 3, 2, 4]
[2, 3, 8, 1, 4, 5, 9, 7, 6]
[8, 1, 4, 7, 3, 6, 2, 5, 9]
[7, 9, 5, 2, 6, 4, 1, 8, 3]
[3, 5, 1, 6, 7, 2, 4, 9, 8]
[6, 8, 9, 4, 2, 1, 5, 3, 7]
[5, 2, 6, 8, 9, 3, 7, 4, 1]
[9, 4, 2, 3, 8, 7, 6, 1, 5]

解决方案(上面)将这些步骤合并到一个列表理解中,但使用完全相同的方法。
使用相同的方法,也可以生成一个随机数独板(具有3x3块约束)。偏移量的公式有点复杂,行和列的无序排列只能在块组内和块组之间完成。
from random import sample
base  = 3  # Will generate any size of random sudoku board instantly
side  = base*base
nums  = sample(range(1,side+1),side) # random numbers
board = [[nums[(base*(r%base)+r//base+c)%side] for c in range(side) ] for r in range(side)]
rowGr = sample(range(base),base) # random rows/horizontal blocks
rows  = [ r for g in rowGr for r in sample(range(g*base,(g+1)*base),base) ] 
colGr = sample(range(base),base) # random column/vertical blocks
cols  = [ c for g in colGr for c in sample(range(g*base,(g+1)*base),base) ]            
board = [[board[r][c] for c in cols] for r in rows]

for line in board:print(line)
[7, 5, 3, 6, 9, 4, 1, 2, 8]
[6, 9, 4, 1, 2, 8, 7, 5, 3]
[1, 2, 8, 7, 5, 3, 6, 9, 4]
[2, 8, 7, 5, 3, 6, 9, 4, 1]
[5, 3, 6, 9, 4, 1, 2, 8, 7]
[9, 4, 1, 2, 8, 7, 5, 3, 6]
[8, 7, 5, 3, 6, 9, 4, 1, 2]
[3, 6, 9, 4, 1, 2, 8, 7, 5]
[4, 1, 2, 8, 7, 5, 3, 6, 9]

关于python - 随机生成9×9列表,其中条目是1到9之间的整数,在任何行或任何列中都没有重复条目,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/56488726/

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