作業#32 — 西洋棋盤八王后遊戲

練習 for in 迴圈、array 陣列、if else 條件設置。

作業來源：

#199 西洋棋棋盤的 nested loop 練習

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這次的作業是練習西洋棋盤格，剛好朋友提到了 “八皇后挑戰”，就順便一起玩啦。

八皇后問題 - 維基百科，自由的百科全書

八皇后挑戰要求任兩個皇后都不能處於同一條橫行、縱行或斜線上，可以有多種解答。此次練習除了設計程式讓電腦自動生成解答外，也設置了可以讓人點選遊玩的棋盤介面。

Steps

I. 八王后問題

觀察棋盤規律，可以找出以下條件：

1. 直排不重複：x 不能相等
2. 橫排不重複：y 不能相等
3. 右斜不重複：x + y 不能相等
4. 左斜不重複：x -y 不能相等

故我們先設定四個 Array ：

1. x array：x 值（1~8）
2. y array： y值（1~8）
3. sum array： x+y 值 (空)
4. differences array：x-y 值 (空)

從 x = 1 開始試，假設 y 為 1 ~ 8 間任意數，將 x + y 的值加入 sum array、將 x-y 的值加入 differences array、並將 y 值從 y array 中移除，避免重複使用。

接下來試 x = 2，y 為剩下的 7 個數字任選一，先檢驗 x + y 與 x — y 的值是否分別與 sum array 及 differences array 重複。若是重複，則須重選一個 y 值，若是沒有重複，則將 x + y 與 x — y 的值也加入 sum array 及 differences array 中。後續不停重複此步驟。

若試過剩餘所有的 y 值，都會與 sum array 及 differences array 重複的話，則此測驗會重頭來。若是所有的 x 值都測試完成，就表示成功找到 8 組座標彼此間不重複了。

//i, j array 分別儲存測試出來的 x, y 座標，會在其他地方使用到，故生成在 func 前。
var i :[Int] = []
var j :[Int] = []


func lookUpAnswers() {
    //x 座標
    var x = [1,2,3,4,5,6,7,8]
    //y 座標
    var y = [1,2,3,4,5,6,7,8]
    //用以儲存 x+y 值
    var sums:[Int] = []
    //用以儲存 x-y 值
    var differences:[Int] = []
    //x座標的 index
    var a = 0
    //y座標的 index
    var b = 0
    
    //只要 x array 不為空之前會無限迴圈
    while !x.isEmpty {
        
        //因 b 設定的範圍是 in: 0..<y.count，避免出現 out of range 的情況(當 y=1 時會變成 "0..<0")，故特別設置此條件。
        if x.count > 1 {
            a = 0
            b = Int.random(in: 0..<y.count)
        } else {
            a = 0
            b = 0
        }
        
        //檢測每個 x+y 的值
        let sumCheck = x[a]+y[b]
        //檢測每個 x-y 的值
        let differenceCheck = x[a]-y[b]
        
            //如果 sum 及 difference 都沒有重複出現才可加入 array 中進行儲存。
            if !sums.contains(sumCheck) && !differences.contains(differenceCheck) {
                i.append(x[a]) //儲存測試除來的 x 座標
                j.append(y[b]) //儲存測試除來的 y 座標
                x.remove(at: a) // 在 x array 中移除以使用過的值(使得 x 值不重複)
                y.remove(at: b) // 在 y array 中移除以使用過的值(使得 y 值不重複)
                a += 1 //測驗完後 a+1，以檢驗下一個 x 值
                sums.append(sumCheck) //將新的 x+y 值加入 sums array 中，用以檢驗未來的 x+y 值，以確保不重複
                differences.append(differenceCheck) //將新的 x-y 值加入 differences array 中，用以檢驗未來的 x+y 值，以確保不重複
                
                //如果同一個 x 與所有剩餘的 y 測試後，sum 或是 difference 都有重複的值，則重新開始此測驗(重設所有 array，x 從 1 開始再次檢驗)。
                } else {
                    x = [1,2,3,4,5,6,7,8]
                    y = [1,2,3,4,5,6,7,8]
                    a = 0
                    i.removeAll()
                    j.removeAll()
                    sums.removeAll()
                    differences.removeAll()
                }
        }
}

2. 生成西洋棋盤格及八王后位置

上一步驟找出了八個座標後，將之分別儲存在 i array 及 j array 中。接下來要在畫面中生成西洋棋盤，並將此八個座標標記上去。

    func eightQueens() {
        //要建立 8*8 的西洋棋盤
        for row in 1...8 {
            for column in 1...8 {
                //以按鈕格式生成
                let button = UIButton(type: .system)
                //設置按鈕尺寸及位置
                button.frame = CGRect(x: 3 + 48 * (row-1), y: 180 + 48 * (column-1), width:48 , height:48 )
                
                //設置西洋棋盤交錯的顏色
                if (row + column) % 2 == 0 {
                    button.backgroundColor = themeDarkBrown
                } else {
                    button.backgroundColor = themLightBrown
                }
                
                //設置 index 變數用以對照 x, y 軸座標（同一組座標會儲存在 i array 及 j array 同一個位置）
                //找出這一 row 上，column 所在的位置。在這個位置放上皇后符號。
                let index = i.firstIndex(of: row)
                if column == j[index!] {
                    button.setTitle("♛", for: .normal)
                    button.titleLabel?.font = UIFont.systemFont(ofSize: 48)
                    button.tintColor = UIColor.black
                }
                //將按鈕放上 view
                view.addSubview(button)
            }
        }

    }

3. 空白西洋棋盤格

除了生成答案外，也另外製作了空白的西洋棋盤格，讓人可以在上面玩八皇后遊戲。

主要功能為：點擊標記皇后位置、再點擊一次可以移除。若是與其他皇后棋行列/斜線有重複到，則會標記為紅色。最後找出 8 個座標即成功。

//answerRow, answerColumnarray 分別儲使用者選中的 x, y 座標。
var answerRow:[Int] = []
var answerColumn:[Int] = []

func makeCheckerboard() {
    //正確皇后棋的變數（未與其他皇后棋重疊者）
    var queenCount = 0
    //所有皇后棋的變數（包含重疊者）
    var moveCount = 0
    var wrongStatus:Bool = false
    
    //一樣要設置 8*8 棋盤格
    for row in 1...8 {
        for column in 1...8 {
            let button = UIButton(type: .system)
            button.addAction(UIAction(handler:  { [self, weak button] _ in
            //若按鈕為空(尚未被放置皇后棋)，則放上皇后棋。正確皇后棋及所有皇后棋兩個變數都 +1
            if button?.currentTitle == nil {
                button?.setTitle("♛", for: .normal)
                button?.tintColor = UIColor.black
                button?.titleLabel?.font = UIFont.systemFont(ofSize: 48)
                queenCount += 1
                moveCount += 1
                print("queen",queenCount,"move",moveCount)

                //檢驗如果這個位置放置皇后棋，會與之前的皇后棋位置重疊 (x 值相同 or y 值相同 or x+y 值相同 or x-y 值相同)   
                for i in 0..<answerRow.count {
                    if (row + column == answerRow[i]+answerColumn[i]) || (row - column == answerRow[i]-answerColumn[i]) || (row == answerRow[i]) || (column == answerColumn[i]) {
                        //則將此 wrongStatus 標記為 true (預設為 false)
                        wrongStatus = true
                    }
                }
                    //若在上一步驟檢驗時，wrongStatus 為 true
                    if wrongStatus == true {
                        //則此皇后棋以紅色顯示，"所有皇后棋"變數 +1，"正確皇后棋"變數不動，wrongStatus 改回 false
                        button?.tintColor = UIColor.red
                        queenCount -= 1
                        wrongStatus = false
                    }
    
                    //將此位置加入 answerRow 及 answerColumn array，用以檢驗未來的位置是否會有重疊
                    answerRow.append(row)
                    answerColumn.append(column)   


            //如果按鈕不為空(已被放上皇后棋)，則清空按鈕
            } else {
                button?.setTitle(nil, for: .normal)
                //如果“正確皇后棋”數量等於"所有皇后棋"，則兩者皆減一
                if queenCount == moveCount {
                    queenCount -= 1
                    moveCount -= 1
                //如果"正確皇后棋"數量不等於"所有皇后棋"，則只要“所有皇后棋”減一即可（被標記為紅色的皇后棋本身便沒有被計入）
                } else {
                    moveCount -= 1
                }
                //將清空的按鈕座標從 answerRow 及 answerColumn 中移除
                if answerRow.contains(row)  {
                        //設定 index 找出最後 row 與 column 對應的位置
                        let index = answerRow.lastIndex(where: {$0 == row})
                        answerRow.remove(at: index!)
                        answerColumn.remove(at: index!)
                    }   
            }
            
            //當"正確皇后棋"達到 8 個，表示遊戲成功！會出現 "You Win" 按鈕
            if queenCount == 8 {
                view.addSubview(winLabel)
                winLabel.isHidden = false
            }
            
        }), for: .touchUpInside)
         
        //設置按鈕尺寸及位置                     
        button.frame = CGRect(x: 3 + 48 * (row-1), y: 180 + 48 * (column-1), width:48 , height:48 )
        //設置西洋棋盤交錯的顏色
        if (row + column) % 2 == 0 {
            button.backgroundColor = themeDarkBrown
        } else {
            button.backgroundColor = themLightBrown
        }
        //將按鈕放上 view
        view.addSubview(button)
    }
}

}

<a href=”https://www.vecteezy.com/free-vector/chess-poster">Chess Poster Vectors by Vecteezy</a>

appetize.io 模擬器

App

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完整程式碼

//
//  ViewController.swift
//  chess
//
//  Created by 陳佩琪 on 2023/5/28.
//

import UIKit

class ViewController: UIViewController {

    var i :[Int] = []
    var j :[Int] = []
    
    let themeDarkBrown = UIColor(red: 182/255, green: 136/255, blue: 100/255, alpha: 1)
    let themLightBrown = UIColor(red: 241/255, green: 217/255, blue: 181/255, alpha: 1)
    var buttons:[UIButton] = []
    
    var answerRow:[Int] = []
    var answerColumn:[Int] = []
    let winLabel = UILabel()
    
    
    
    override func viewDidLoad() {
        super.viewDidLoad()
        // Do any additional setup after loading the view.
        
        makeCheckerboard()
        
        
        let showAnswersButton = UIButton(type: .system,primaryAction: UIAction(handler:  { [unowned self] action in
            lookUpAnswers()
            eightQueens()
        }))
        showAnswersButton.frame = CGRect(x: 215, y: 600, width: 140, height: 45)
        showAnswersButton.setTitle("Show Answer(s)", for: .normal)
        showAnswersButton.tintColor = UIColor.white
        buttons.append(showAnswersButton)
        
        let resetButton = UIButton(type: .system,primaryAction: UIAction(handler: { [unowned self] action in
            makeCheckerboard()
         }))
        resetButton.frame = CGRect(x: 25, y: 600, width: 140, height: 45)
        resetButton.setTitle("Restart", for: .normal)
        buttons.append(resetButton)
        
        for button in buttons {
            button.backgroundColor = themeDarkBrown
            button.tintColor = UIColor.white
            button.layer.cornerRadius = 8
            button.clipsToBounds = true
            view.addSubview(button)
        }

        winLabel.text = "You\nWin\n👑"
        winLabel.numberOfLines = 0
        winLabel.textAlignment = .center
        winLabel.font = UIFont.boldSystemFont(ofSize: 48)
        winLabel.backgroundColor = UIColor(white: 1, alpha: 0.92)
        winLabel.layer.cornerRadius = 40
        winLabel.clipsToBounds = true
        winLabel.frame = CGRect(x: 51, y: 228, width: 288, height: 288)
        view.addSubview(winLabel)
        
        
        let titleImageView = UIImageView()
        titleImageView.image = UIImage(named: "title")
        titleImageView.frame = CGRect(x: 48.75, y: 12, width: 292.5, height: 166.5)
        view.addSubview(titleImageView)
        
        let chessView = UIView()
        let chessImage = UIImageView()
        chessImage.image = UIImage(named: "chess")
        chessImage.frame = CGRect(x: 0, y: 0, width: 195, height: 111)
        chessView.frame = chessImage.frame
        chessView.backgroundColor = themeDarkBrown
        chessView.frame = CGRect(x: 102.5, y: 670, width: 195, height: 111)
        chessView.addSubview(chessImage)
        view.addSubview(chessView)
            }
    
    func lookUpAnswers() {
        
        var x = [1,2,3,4,5,6,7,8]
        var y = [1,2,3,4,5,6,7,8]
        var sums:[Int] = []
        var differences:[Int] = []
        var numbering = 1
        var a = 0
        var b = 0
        var loopTimes = 0
        
        
        
        while !x.isEmpty {
            
            if x.count > 1 {
                a = 0
                b = Int.random(in: 0..<y.count)
            } else {
                a = 0
                b = 0
            }
            
            let sumCheck = x[a]+y[b]
            let differenceCheck = x[a]-y[b]
            
                
                if !sums.contains(sumCheck) && !differences.contains(differenceCheck) {
                    print("\(numbering).(\(x[a]),\(y[b]))")
                        i.append(x[a])
                        j.append(y[b])
                        x.remove(at: a)
                        y.remove(at: b)
                        a += 1
                        numbering += 1
                        sums.append(sumCheck)
                        differences.append(differenceCheck)
                    print(sums)
                    print(differences)
                    
                    } else {
                        x = [1,2,3,4,5,6,7,8]
                        y = [1,2,3,4,5,6,7,8]
                        a = 0
                        numbering = 1
                        loopTimes += 1
                        i.removeAll()
                        j.removeAll()
                        sums.removeAll()
                        differences.removeAll()
                        print("loop",loopTimes)
                    }
            }
    }
    
    
    func eightQueens() {
        for row in 1...8 {
            for column in 1...8 {
                let button = UIButton(type: .system)
                button.frame = CGRect(x: 3 + 48 * (row-1), y: 180 + 48 * (column-1), width:48 , height:48 )
                
                if (row + column) % 2 == 0 {
                    button.backgroundColor = themeDarkBrown
                } else {
                    button.backgroundColor = themLightBrown
                }
                
                let index = i.firstIndex(of: row)
                
                if column == j[index!] {
                    button.setTitle("♛", for: .normal)
                    button.titleLabel?.font = UIFont.systemFont(ofSize: 48)
                    button.tintColor = UIColor.black
                }

                view.addSubview(button)
            }
        }
    }
    
    
    func makeCheckerboard() {

        winLabel.isHidden = true
        answerRow.removeAll()
        answerColumn.removeAll()
        var queenCount = 0
        var moveCount = 0
        var wrongStatus:Bool = false
        
        for row in 1...8 {
            for column in 1...8 {
                let button = UIButton(type: .system)
                
                button.addAction(UIAction(handler:  { [self, weak button] _ in
                    
                    if button?.currentTitle == nil {
                        button?.setTitle("♛", for: .normal)
                        button?.tintColor = UIColor.black
                        button?.titleLabel?.font = UIFont.systemFont(ofSize: 48)
                        queenCount += 1
                        moveCount += 1
                        print("queen",queenCount,"move",moveCount)
                        
                    for i in 0..<answerRow.count {
                        if (row + column == answerRow[i]+answerColumn[i]) || (row - column == answerRow[i]-answerColumn[i]) || (row == answerRow[i]) || (column == answerColumn[i]) {
                            wrongStatus = true
                        }
                    }
                        if wrongStatus == true {
                            button?.tintColor = UIColor.red
                            queenCount -= 1
                            print("wrong move: queen",queenCount,"move",moveCount)
                            wrongStatus = false
                        }
                        answerRow.append(row)
                        answerColumn.append(column)
                        print("answerRow",answerRow)
                        print("answerColumn",answerColumn)
                        
  
                    } else {
                        button?.setTitle(nil, for: .normal)
                        
                        print("removed before: queen",queenCount,"move",moveCount)
                        if queenCount == moveCount {
                            queenCount -= 1
                            moveCount -= 1
                        } else {
                            moveCount -= 1
                        }
                        print("removed after: queen",queenCount,"move",moveCount)

                        if answerRow.contains(row)  {
                                let index = answerRow.lastIndex(where: {$0 == row})
                                print("index to be removed",index)
                                answerRow.remove(at: index!)
                                print("removed answerRow",answerRow)
                                answerColumn.remove(at: index!)
                                print("removed answerColumn",answerColumn)
                            }

                    }
                    
                    if queenCount == 8 {
                        view.addSubview(winLabel)
                        winLabel.isHidden = false
                    }
                    
                }), for: .touchUpInside)
                                      
                button.frame = CGRect(x: 3 + 48 * (row-1), y: 180 + 48 * (column-1), width:48 , height:48 )

                if (row + column) % 2 == 0 {
                    button.backgroundColor = themeDarkBrown
                } else {
                    button.backgroundColor = themLightBrown
                }

                view.addSubview(button)
            }
        }

    }
        }
        

GitHub 交作業

GitHub - Pei-7/Eight-Queens-Problem