sudoku/data.py

"""
 @Author: packy945
 @FileName: data.py
 @DateTime: 2023/4/27 17:42
 @SoftWare: PyCharm
"""
# -*- encoding: utf-8 -*-
import numpy as np
import random
from collections import Counter


def Init():
    # 构建9*9数组
    martix = np.zeros((9, 9), dtype='i1')  # 初始化9*9数组并赋值0
    for row in range(0, 9):
        for col in range(0, 9):
            value = random.randint(0, 9)
            martix[row, col] = value  # 给9*9数组martix随机赋值
    return martix


def Judge(martix):
    # 计算整个数组是否符合要求
    for row in range(0, 9):
        for col in range(0, 9):
            if martix[row][col] == 0:
                continue
            m, n = row // 3, col // 3   # [m, n] 为宫位置, 即九个小格子为一个宫
            row_martix = martix[row, :]  # [row, col] 所在行的数字数组
            row_set = set(row_martix) - {0}  # [row, col] 所在行的数字集合（1~9）
            col_martix = martix[:, col]  # [row, col] 所在列的数字数组
            col_set = set(col_martix) - {0}  # [row, col] 所在列的数字集合（1~9）
            block_martix = martix[m * 3: m * 3 + 3, n * 3: n * 3 + 3].reshape(9)  # [row, col] 所在的宫的数字数组
            block_set = set(block_martix) - {0}  # [row, col] 所在的宫的数字集合（1~9）
            if len(row_martix) != (len(row_set) + Counter(row_martix)[0]):
                return False #若集合里的数字个数（不包括0）加上0的个数小于9，说明有非0的数字重复
            if len(col_martix) != (len(col_set) + Counter(col_martix)[0]):
                return False #若行、列、九宫格有非0的数字重复，则说明不满足数独要求
            if len(block_martix) != (len(block_set) + Counter(block_martix)[0]):
                return False
        return True #若全部满足要求，则返回判断成功

def GetPossible(martix, row, col):# 获取一个格子里可能可以填的值

    Nums = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}
    Set = set()
    m, n = row // 3, col // 3 # 计算所在九宫格的编号
    for i in range(9):
        if i == row:
            continue
        Set.add(martix[i][col])# 将所在列出现数字加入集合
    for j in range(9):
        if j == col:
            continue
        Set.add(martix[row][j])# 将所在行出现数字加入集合
    for i in range(m * 3, m * 3 + 3):
        for j in range(n * 3, n * 3 + 3):
            if row == i and j == col:
                continue
            Set.add(martix[i][j])# 将所在九宫格出现数字加入集合
    return Nums - Set # 返回1~9中没出现过的数字，即可选的值

def Solve(martix):
    """求解数组"""
    for i in range(9):
        row = (i + 5) % 9
        for j in range(9):
            col = (j + 4) % 9
            if martix[row, col] == 0:
                possible = GetPossible(martix, row, col)  # 所有的可能的数字
                for value in possible:
                    martix[row, col] = value  # 将可能的数组填入
                    if Solve(martix):  # 继续深度优先遍历填入数字
                        return True  # 填完最后一个数字
                    martix[row, col] = 0  # 如果当前状况无解则归位，然后回溯
                return False
    # 当所有的数字填完,数独求解完毕
    return True

def question(martix):#随机生成一个数独
    for row in range(9):
        for col in range(9):
            if martix[row, col] == 0:
                possible = GetPossible(martix, row, col)  # 所有的可能的数字
                ran_possible = list(possible) #将可能值集合转为列表
                random.shuffle(ran_possible)#随机打乱可能值列表
                for value in ran_possible:#逐个选择可能值列表
                    martix[row, col] = value  # 将可能的数组填入
                    if question(martix):  # 继续深度优先遍历填入数字
                        return True  # 填完最后一个数字
                    martix[row, col] = 0  # 如果当前状况无解则归位，然后回溯
                return False
    return True# 当所有的数字填完,数独求解完毕

def InitMartix(n):
    '''
    创建一个符合要求的带空数组
    :return: 生产完成的数组
    '''
    martix = np.zeros((9, 9), dtype='i1')
    question(martix)  # 随机生成一个数独题目
    while n:
        row = random.randint(0, 8)#随机生成一个行数
        col = random.randint(0, 8)#随机生成一个列数
        if not martix[row][col] == 0:
            martix[row][col] = 0#若该格不为空，则置为空
            n -= 1#空格数减一
    return martix

def InitMartix_new():
    '''
    创建一个符合要求的带空数组
    :return: 生产完成的数组
    '''
    martix = np.zeros((9, 9), dtype='i1')
    question(martix)  # 随机生成一个数独题目
    for i in range(9):
        for j in range(9):
            x = random.randint(-50, 100)#生成随机数
            if x < 0:#根据随机数来决定该格子是否显示
                martix[i][j] = 0  # 若该格不为空，则置为空
    return martix