การแก้ปัญหา 8 Queens Problem ด้วยภาษา Python

หากพูดถึงปัญหาคลาสสิกในหมู่นักวิชาการด้านคอมพิวเตอร์ หนึ่งในนั้นคือ "8 Queens Problem" ซึ่งเป็นปัญหาที่ท้าทายและเป็นพื้นฐานสำหรับหลายๆ สาขาทางคอมพิวเตอร์ เช่น การค้นหาเชิงพื้นที่ (search space) และอัลกอริธึมต่างๆ ในปัญหานี้ เราจะมาพูดถึงบทบาทของปัญหานี้ การใช้ภาษา Python ในการหาคำตอบ และการวิเคราะห์ความซับซ้อนพร้อมกับข้อดีและข้อเสียของอัลกอริธึมที่ใช้แก้ไขปัญหานี้

#### Algorithm คืออะไร?

อัลกอริธึมในที่นี้คือวิธีการหนึ่งที่ถูกออกแบบมาเพื่อหาตำแหน่งในการวาง 8 หมากรุกแบบ Queen บนกระดานหมากรุกขนาด 8x8 โดยที่ไม่มี Queen ตัวใดสามารถโจมตี Queen ตัวอื่นได้ ตามกฎของหมากรุก ควีนสามารถเคลื่อนที่ไปในทิศทางใดก็ได้ทั้งแนวตั้ง แนวนอน และแนวทแยงมุม ดังนั้น ปัญหานี้จึงต้องการค้นหาตำแหน่งที่ทำให้ควีนทั้งแปดไม่สามารถโจมตีกันและกันได้

#### ตัวอย่าง Code

การแก้ปัญหานี้ด้วยภาษา Python สามารถทำได้หลายวิธี หนึ่งในนั้นคือการใช้การ Backtracking เพื่อหาตำแหน่งที่เหมาะสมแบบหนึ่งๆ ไปดังตัวอย่างด้านล่างนี้:

def print_board(board):
    for row in board:
        print(" ".join(row))

def is_safe(board, row, col):
    # ตรวจสอบถ้ามีควีนในแถวเดียวกัน
    for i in range(col):
        if board[row][i] == 'Q':
            return False

    # ตรวจสอบถ้ามีควีนในแนวทแยงมุมซ้ายบน
    for i, j in zip(range(row, -1, -1), range(col, -1, -1)):
        if board[i][j] == 'Q':
            return False

    # ตรวจสอบถ้ามีควีนในแนวทแยงมุมซ้ายล่าง
    for i, j in zip(range(row, len(board), 1), range(col, -1, -1)):
        if board[i][j] == 'Q':
            return False

    return True

def solve_queens(board, col):
    # ถ้าวางควีนครบ 8 ตัวแล้ว
    if col >= len(board):
        return True

    for i in range(len(board)):
        if is_safe(board, i, col):
            board[i][col] = 'Q'
            if solve_queens(board, col + 1):
                return True
            # Backtracking
            board[i][col] = '.'

    return False

def solve_8_queens():
    board = [["." for _ in range(8)] for _ in range(8)]
    if solve_queens(board, 0):
        print_board(board)
    else:
        print("No solution exists")

solve_8_queens()

#### Usecase ในโลกจริง

หนึ่งใน usecases ที่น่าสนใจของ 8 Queens Problem คือ การใช้แนวคิดคล้ายๆ กันในการวาง Infrastructure ของเครือข่ายคอมพิวเตอร์ เพื่อลดความเสี่ยงที่ส่วนหนึ่งของเครือข่ายจะมีปัญหาและกระทบไปยังส่วนอื่นๆ

#### Complexity และข้อดีข้อเสีย

อัลกอริธึมนี้มีความซับซ้อนที่เติบโตพร้อมกับจำนวนควีนที่เพิ่มขึ้น หรือที่เรียกว่า Time Complexity เป็น O(n!) เนื่องด้วยเราต้องลองทุกความเป็นไปได้ที่แตกต่างกันสำหรับแต่ละควีน ข้อดีของมันคือสามารถแก้ปัญหาได้เป็นอย่างดีและให้คำตอบที่แน่นอน แต่ข้อเสียคืออาจจะไม่เหมาะสมกับปัญหาที่มีขนาดใหญ่เนื่องจากการคำนวณอาจใช้เวลานานมาก

การศึกษาและการเรียนรู้ในการแก้ไขปัญหา 8 Queens Problem ทำให้เรามีการเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับการใช้งานอัลกอริธึมและการเขียนโปรแกรมอย่างมีประสิทธิภาพ และนั่นคือสิ่งที่คุณจะได้รับเมื่อศึกษาที่ EPT (Expert-Programming-Tutor) ที่มีหลักสูตรการเขียนโปรแกรมระดับเชี่ยวชาญและเน้นการทำโปรเจคจริง เพื่อที่จะสามารถแก้ไขปัญหาใหญ่ๆ ในวงการไอทีได้อย่างมีประสิทธิผล ร่วมเดินทางสู่โลกการเขียนโปรแกรมที่เต็มไปด้วยความท้าทายและความสำเร็จกับเราที่ EPT วันนี้.

หมายเหตุ: ข้อมูลในบทความนี้อาจจะผิด โปรดตรวจสอบความถูกต้องของบทความอีกครั้งหนึ่ง บทความนี้ไม่สามารถนำไปใช้อ้างอิงใด ๆ ได้ ทาง EPT ไม่ขอยืนยันความถูกต้อง และไม่ขอรับผิดชอบต่อความเสียหายใดที่เกิดจากบทความชุดนี้ทั้งทางทรัพย์สิน ร่างกาย หรือจิตใจของผู้อ่านและผู้เกี่ยวข้อง