Numpy数独游戏|极客教程

Numpy数独游戏

数独游戏是一种经典的逻辑游戏，通过填充数字来完成一个9×9的格子，使得每一行、每一列和每一个3×3的小格子内都包含1-9的数字且不重复。在本文中，我们将使用Python中的numpy库来实现一个简单的数独游戏。

1. 创建一个空的数独游戏板

首先，我们需要创建一个空的数独游戏板，即一个9×9的二维数组。我们可以使用numpy库中的zeros函数来实现这一步。

import numpy as np

# 创建一个空的数独游戏板
sudoku_board = np.zeros((9, 9), dtype=int)
print(sudoku_board)

Output:

Numpy数独游戏

运行以上代码，我们可以看到一个9×9的全零矩阵，表示一个空的数独游戏板。

2. 填充数独游戏板

接下来，我们需要填充数独游戏板，使得每一行、每一列和每一个3×3的小格子内都包含1-9的数字且不重复。我们可以编写一个函数来实现这一功能。

import numpy as np

def fill_sudoku_board(board):
    for i in range(9):
        for j in range(9):
            if board[i][j] == 0:
                for num in range(1, 10):
                    if is_valid_move(board, i, j, num):
                        board[i][j] = num
                        if fill_sudoku_board(board):
                            return True
                        board[i][j] = 0
                return False
    return True

def is_valid_move(board, row, col, num):
    for i in range(9):
        if board[row][i] == num or board[i][col] == num:
            return False
    start_row, start_col = 3 * (row // 3), 3 * (col // 3)
    for i in range(3):
        for j in range(3):
            if board[start_row + i][start_col + j] == num:
                return False
    return True

# 填充数独游戏板
fill_sudoku_board(sudoku_board)
print(sudoku_board)

运行以上代码，我们可以看到一个完整的数独游戏板，其中每一行、每一列和每一个3×3的小格子内都包含1-9的数字且不重复。

3. 验证数独游戏板

为了验证我们填充的数独游戏板是否符合规则，我们可以编写一个函数来检查每一行、每一列和每一个3×3的小格子内是否包含1-9的数字且不重复。

import numpy as np

def is_valid_sudoku(board):
    for i in range(9):
        row = set()
        col = set()
        for j in range(9):
            if board[i][j] in row or board[j][i] in col:
                return False
            row.add(board[i][j])
            col.add(board[j][i])
    for i in range(0, 9, 3):
        for j in range(0, 9, 3):
            square = set()
            for k in range(3):
                for l in range(3):
                    if board[i + k][j + l] in square:
                        return False
                    square.add(board[i + k][j + l])
    return True

# 验证数独游戏板
print(is_valid_sudoku(sudoku_board))

运行以上代码，如果数独游戏板符合规则，则输出True，否则输出False。

4. 解决数独游戏板

如果我们想要解决一个已经填充部分数字的数独游戏板，我们可以编写一个函数来实现解决数独游戏板的功能。

import numpy as np

def solve_sudoku(board):
    for i in range(9):
        for j in range(9):
            if board[i][j] == 0:
                for num in range(1, 10):
                    if is_valid_move(board, i, j, num):
                        board[i][j] = num
                        if solve_sudoku(board):
                            return True
                        board[i][j] = 0
                return False
    return True

# 创建一个已填充部分数字的数独游戏板
partial_sudoku_board = np.array([[5, 3, 0, 0, 7, 0, 0, 0, 0],
                                 [6, 0, 0, 1, 9, 5, 0, 0, 0],
                                 [0, 9, 8, 0, 0, 0, 0, 6, 0],
                                 [8, 0, 0, 0, 6, 0, 0, 0, 3],
                                 [4, 0, 0, 8, 0, 3, 0, 0, 1],
                                 [7, 0, 0, 0, 2, 0, 0, 0, 6],
                                 [0, 6, 0, 0, 0, 0, 2, 8, 0],
                                 [0, 0, 0, 4, 1, 9, 0, 0, 5],
                                 [0, 0, 0, 0, 8, 0, 0, 7, 9]])

# 解决数独游戏板
solve_sudoku(partial_sudoku_board)
print(partial_sudoku_board)