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Django之破解数独

2018-01-10 1020
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简介：   数独是一项快乐的益智游戏，起源于18世纪瑞士的一种数学游戏。解答者需要运用纸、笔进行演算，需要根据9×9盘面上的已知数字，推理出所有剩余空格的数字，并满足每一行、每一列、每一个粗线宫（3*3）内的数字均含1-9，不重复。

  数独是一项快乐的益智游戏，起源于18世纪瑞士的一种数学游戏。解答者需要运用纸、笔进行演算，需要根据9×9盘面上的已知数字，推理出所有剩余空格的数字，并满足每一行、每一列、每一个粗线宫（3*3）内的数字均含1-9，不重复。
  本次分享讲展示如何利用Django来直观方便地破解数独。
  首先新建两个模板来展示页面，一个是index.html，方便用户输入数独，此数独可以来自其他网站；一个是answer.html，用于展示用户输入的数独的答案。
  index.html的代码如下：

<html>

<head>
{% load staticfiles %}
<link rel="stylesheet" type="text/css" href="{% static 'App/mystyle.css' %}" />
</head>

<body background="{% static 'App/mountain.jpg' %}">
    <center><h1>Solve A Sudoku</h1></center>
    <form action="/answer/" method="get">
    <table class="sd" border="0" align="center" cellspacing="1" cellpadding="1">
        <tr>
            <td class="xx"><input id="1" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="xx"><input id="2" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="rr"><input id="3" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="xx"><input id="4" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="xx"><input id="5" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="rr"><input id="6" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="xx"><input id="7" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="xx"><input id="8" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="xx"><input id="9" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
        </tr>
        <tr>
            <td class="xx"><input id="10" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="xx"><input id="11" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="rr"><input id="12" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="xx"><input id="13" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="xx"><input id="14" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="rr"><input id="15" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="xx"><input id="16" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="xx"><input id="17" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="xx"><input id="18" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
        </tr>
        <tr>
            <td class="xx"><input id="19" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="xx"><input id="20" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="rr"><input id="21" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="xx"><input id="22" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="xx"><input id="23" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="rr"><input id="24" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="xx"><input id="25" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="xx"><input id="26" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="xx"><input id="27" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
        </tr>
        <tr>
            <td class="top"><input id="28" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="top"><input id="29" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="topr"><input id="30" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="top"><input id="31" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="top"><input id="32" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="topr"><input id="33" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="top"><input id="34" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="top"><input id="35" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="top"><input id="36" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
        </tr>
        <tr>
            <td class="xx"><input id="37" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="xx"><input id="38" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="rr"><input id="39" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="xx"><input id="40" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="xx"><input id="41" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="rr"><input id="42" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="xx"><input id="43" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="xx"><input id="44" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="xx"><input id="45" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
        </tr>
        <tr>
            <td class="xx"><input id="46" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="xx"><input id="47" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="rr"><input id="48" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="xx"><input id="49" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="xx"><input id="50" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="rr"><input id="51" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="xx"><input id="52" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="xx"><input id="53" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="xx"><input id="54" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
        </tr>
        <tr>
            <td class="top"><input id="55" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="top"><input id="56" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="topr"><input id="57" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="top"><input id="58" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="top"><input id="59" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="topr"><input id="60" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="top"><input id="61" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="top"><input id="52" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="top"><input id="63" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
        </tr>
        <tr>
            <td class="xx"><input id="64" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="xx"><input id="65" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="rr"><input id="66" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="xx"><input id="67" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="xx"><input id="68" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="rr"><input id="69" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="xx"><input id="70" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="xx"><input id="71" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="xx"><input id="72" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
        </tr>
        <tr>
            <td class="xx"><input id="73" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="xx"><input id="74" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="rr"><input id="75" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="xx"><input id="76" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="xx"><input id="77" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="rr"><input id="78" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="xx"><input id="79" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="xx"><input id="80" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
            <td class="xx"><input id="81" class="big" name="grid" maxlength="1"></td>
        </tr>
    </table>
    <br>
    <center>
    <button type="reset" value="Reset">Reset</button>
    <input type="submit" value="Show Anwser"> 
    </center>
    </form>
</body>

</html>

  answer.html的代码如下：

<html>

<head>
{% load staticfiles %}
<link rel="stylesheet" type="text/css" href="{% static 'App/mystyle.css' %}" />
</head>

<body background="{% static 'App/sky.jpg' %}">
    <center><h1>{{info}}</h1>
    {% ifequal info 'The solution is found:'%}
    <script>
        var mat = {{grid|safe}};
        var mat_orig = {{grid_orig|safe}};
        var i,j;
        document.write('<table class="sd" border="0" align="center" cellspacing="1" cellpadding="1">');
        for(i=0;i<9;i++){
            document.write('<tr>');
            if (i != 3 && i != 6){
                for(j=0;j<9;j++){
                    if(j ==2 || j ==5){
                        if(mat[i][j] == mat_orig[i][j]){
                            document.write('<td class="rr"><font color="blue" size="5">'+mat[i][j]+'</font</td>');
                        }
                        else{
                            document.write('<td class="rr">'+mat[i][j]+'</td>');
                        }
                    }
                    else{
                        if(mat[i][j] == mat_orig[i][j]){
                            document.write('<td class="xx"><font color="blue" size="5">'+mat[i][j]+'</font</td>');
                        }
                        else{
                            document.write('<td class="xx">'+mat[i][j]+'</td>');
                        }
                    }
                }
            }
            else{
                for(j=0;j<9;j++){
                    if(j ==2 || j ==5){
                        if(mat[i][j] == mat_orig[i][j]){
                            document.write('<td class="topr"><font color="blue" size="5">'+mat[i][j]+'</font</td>');
                        }
                        else{
                            document.write('<td class="topr">'+mat[i][j]+'</td>');
                        }
                    }
                    else{
                        if(mat[i][j] == mat_orig[i][j]){
                            document.write('<td class="top"><font color="blue" size="5">'+mat[i][j]+'</font</td>');
                        }
                        else{
                            document.write('<td class="top">'+mat[i][j]+'</td>');
                        }
                    }
                }
            }
            document.write('</tr>');
        }
    </script>
    {% endifequal %}
    <button onclick="window.location.href='http://localhost:8000/index'">Return</button>
    <br><br>
    </center>
</body>
</html>

  以上两个模板使用的外部样式单（mystyle.css）如下：

.sd {
    table-layout: fixed;
    border: #443 3px solid;
    width: 355px;
    height: 355px;
    background-color: #fff;
    vertical-align: middle;
    border-collapse: collapse;
    text-align: center;
}
.big {
    FONT-SIZE: 25px;
    border: none;
    background-color: transparent;
    WIDTH: 30px;
    HEIGHT: 30px;
    LINE-HEIGHT: 28px;
    TEXT-ALIGN: center;
    margin: 0px;
    COLOR: #0000FF;
    FONT-FAMILY: Verdana;
}
td.xx {
    border-right: #999 1px solid;
    border-top: #999 1px solid;
    width: 30px;
    height: 30px;
    text-align: center;
    LINE-height: 30px;
}
td.rr {
    border-right: #443 2px solid;
    border-top: #999 1px solid;
    width: 30px;
    height: 30px;
    text-align: center;
    LINE-height: 30px;
}
td.top {
    border-right: #999 1px solid;
    border-top: #443 2px solid;
    width: 30px;
    height: 30px;
    text-align: center;
    LINE-height: 30px;
}
td.topr {
    border-right: #443 2px solid;
    border-top: #443 2px solid;
    width: 30px;
    height: 30px;
    text-align: center;
    LINE-height: 30px;
}

  在views.py中，获取从前端index.html输入的数字信息，并进行数独的破解，再将破解后的答案输出到answer.html.其中，views.py的代码如下：

import json
from django.http import HttpResponse
from django.shortcuts import render_to_response

def index(request):
    return render_to_response('index.html')

#Read a Sudoku puzzle from the web page
def readAPuzzle(lst):
    grid=[]
    for i in range(9):
        grid.append(lst[9*i:9*(i+1)])

    return grid

#Obtain a list of free cells from the puzzle
def getFreeCellList(grid):
    freeCellList=[]
    for i in range(9):
        for j in range(9):
            if grid[i][j] == 0:
                freeCellList.append([i,j])

    return freeCellList

#Search for a solution
def search(grid):
    freeCellList=getFreeCellList(grid)
    numberOfFreeCells=len(freeCellList)
    if numberOfFreeCells == 0:
        return True

    k=0  #Start from the first free cell

    while True:
        i=freeCellList[k][0]
        j=freeCellList[k][1]
        if grid[i][j] == 0:
            grid[i][j]=1

        if isValid(i,j,grid):
            if k+1 == numberOfFreeCells:
                #no more free cells
                return True  #A solution is found
            else:
                #Move to the next free cell
                k += 1
        elif grid[i][j] < 9:
            #Fill the free cell with the next possible value
            grid[i][j] += 1
        else:
            #grid[i][j] is 9,backtrack
            while grid[i][j] == 9:
                if k == 0:
                    return False  #No possible value
                grid[i][j]=0  #Reset to free cell
                k -= 1  #Backtrack to the preceding free cell
                i=freeCellList[k][0]
                j=freeCellList[k][1]


            #Fill the free cell with the next possible value
            #search continues from this free cell at k
            grid[i][j] += 1

    return True  #A solution is found

#Check whether grid[i][j] is valid in the grid
def isValid(i,j,grid):
    #Check whether grid[i][j] is valid at the i's row
    for column in range(9):
        if column != j and grid[i][column] == grid[i][j]:
            return False

    #Check whether grid[i][j] is valid at the j's column
    for row in range(9):
        if row != i and grid[row][j] == grid[i][j]:
            return False

    #Check whether grid[i][j] is valid at the 3-by-3 box
    for row in range((i//3)*3,(i//3)*3+3):
        for col in range((j//3)*3,(j//3)*3+3):
            if row != i and col != j and grid[row][col] == grid[i][j]:
                return False

    return True #The current value at grid[i][j] is valid

#Check whether the fixed cells are valid in the grid
def isValidGrid(grid):
    for i in range(9):
        for j in range(9):
            if grid[i][j] not in range(10) or (grid[i][j] in range(1,10) and not isValid(i,j,grid)):
                return False
    return True

def answer(request):
    #Get input from the index.html page
    get_lst = request.REQUEST.getlist("grid")
    #original grid to store the input numbers, replace empty string with 0
    grid_orig = readAPuzzle(lst = [int(_) if _ else 0 for _ in get_lst])
    #the grid that store a answer with latter processing
    grid = readAPuzzle(lst = [int(_) if _ else 0 for _ in get_lst])

    #information to output
    info = ""
    if not isValidGrid(grid):
        info = "Invalid input"
    elif search(grid):
        info = "The solution is found:"
    else:
        info = "No solution!"
    return render_to_response('answer.html',{'grid_orig':json.dumps(grid_orig),'grid':json.dumps(grid),'info':info})

  启动该Django项目的服务，在浏览器中输入’localhost:8000/index’，页面如下：


用户输入界面

  我们在 http://www.sudoku-cn.com/中随便找一个难度为‘高级+’的数独游戏，将其输入到index.html页面中，如下：

数独游戏

  按下”Show Answer”按钮，不用1秒，答案就出来了，如下所示：

显示答案

  在该页面中，按下”Return”按钮可回到原先的输入页面。
  怎么样？这样的数独破解程序是不是酷酷的？欢迎访问该项目的Github地址： https://github.com/percent4/Sudoku-Solver .
  本次分享到此结束，欢迎大家交流~~

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【4月更文挑战第9天】本文对比了Python三大Web框架Django、Flask和Pyramid。Django功能全面，适合快速开发，但学习曲线较陡；Flask轻量灵活，易于入门，但默认配置简单，需自行添加功能；Pyramid兼顾灵活性和可扩展性，适合不同规模项目，但社区及资源相对较少。选择框架应考虑项目需求和开发者偏好。
桃李春风一杯酒
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cuicuicuic
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6天前
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运维 监控 Serverless
Serverless 应用引擎产品使用之阿里函数计算中在自定义环境下用debian10运行django，用官方层的python3.9，配置好环境变量后发现自定义层的django找不到了如何解决
阿里云Serverless 应用引擎（SAE）提供了完整的微服务应用生命周期管理能力，包括应用部署、服务治理、开发运维、资源管理等功能，并通过扩展功能支持多环境管理、API Gateway、事件驱动等高级应用场景，帮助企业快速构建、部署、运维和扩展微服务架构，实现Serverless化的应用部署与运维模式。以下是对SAE产品使用合集的概述，包括应用管理、服务治理、开发运维、资源管理等方面。
cuicuicuic
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漫走云雾
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8天前
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存储 搜索推荐 开发者
django-haystack，具有全文搜索功能的 Python 库！
django-haystack，具有全文搜索功能的 Python 库！
漫走云雾
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东方睿赢
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9天前
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SQL 缓存 数据库
在Python Web开发过程中：数据库与缓存，如何使用ORM（例如Django ORM）执行查询并优化查询性能？
在Python Web开发中，使用ORM如Django ORM能简化数据库操作。为了优化查询性能，可以：选择合适索引，避免N+1查询（利用`select_related`和`prefetch_related`），批量读取数据（`iterator()`），使用缓存，分页查询，适时使用原生SQL，优化数据库配置，定期优化数据库并监控性能。这些策略能提升响应速度和用户体验。
东方睿赢
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长梦
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14天前
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安全 前端开发 中间件
Python面试题：Django Web框架基础与进阶
【4月更文挑战第17天】本文详细梳理了Django面试中常考的基础和进阶问题，包括MTV架构、ORM、数据库迁移、视图模板、中间件、信号、表单验证、用户认证授权等，并指出易错点及规避策略。提供代码示例展示模型和视图的实现，助力开发者在面试中脱颖而出。
长梦
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Q小白养成记
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17天前
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Python
基于Django的Python应用—学习笔记—功能完善
基于Django的Python应用—学习笔记—功能完善
Q小白养成记
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Q小白养成记
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17天前
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存储 数据库 数据安全/隐私保护
基于Django的Python应用——学习笔记
基于Django的Python应用——学习笔记
Q小白养成记
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Q小白养成记
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17天前
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API 数据库 数据安全/隐私保护
基于Django的python小应用——投票
基于Django的python小应用——投票
Q小白养成记
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1941623231718325
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19天前
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开发框架 前端开发 数据库
Python中使用Django构建Web应用的简单例子
【4月更文挑战第15天】Django，作为Python中一个强大而灵活的Web开发框架，提供了许多开箱即用的功能和工具，使得开发者能够高效、快速地构建出高质量的Web应用。下面，我们将通过一个简单的例子来展示如何在Python中使用Django创建一个基本的Web应用。
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