烧脑吐血数独世界第三难题解析


烧脑吐血数独世界第三难题解析

解题思路
先利用各种常规数独解题方法直接求解 , 求解不出结果时假设已知数反推 , 一对已知数假设反推不出结果时增加一对已知数再反推 。每增加一对已知数假设,需要分析的表格数量翻一倍 。不厌其烦地逐个表格认真分析,直至出现正确结果 。
解题过程
第 1 步:利用各种数独常规解题方法直接求解 。结果得出上中宫 E2 单元格一个“5”, 中中宫 F5 单元格一个“3”和若干对二单元格居一的候选数和若干个只能出现在特定宫特定行或列的候选数 。具体如图 1 上中表 。
第 2 步:候选数列举和分析整理 。结果如下图 1 上右表,无任何进展 。
第 3 步:假设已知数反推 。先从题面出现次数最多,且二单元格居一次数出现最多的数字“3”入手 。选上左宫一对“3”,先后假定 B2=3 和 A6=3,分成两个表格反推 。结果严重受阻 , 即反推不出矛盾结果,也反推不出最终结果 。具体如下图 1 下中、下右二表 。
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图 1
第 4 步:增设第二对假定已知数反推 。在图 1 下中、下右两个反推结果表格的基础上,选两个表格共同存在的中左宫一对二单元格居一候选数“5”,每个表格分别假设 A5=5 和 B6=5 反推一次 , 结果如下图 2 上中、上右、下中、下右四表 。下中表出错,其他三表待解 。
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图 2
第 5 步:增设第三对假定已知数反推 。在图 2 三个待解表格的基础上,选三个表格均存在的中左宫一对二单元格居一候选数“8”,每个表格分别假设 B4=8 和 C5=8 反推一次,结果如下图 3 中上、右上、中下、右下四表和图 4 中、右二表 。图 3 下中表出错,其他五表待解 。
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图 3
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图 4
第 6 步:增设第四对假定已知数反推 。在图 3 和图 4 五个待解表格的基础上 , 选五个表格均存在的上左宫一对二单元格居一候选数“1”,每个表格分别假设 A1=1 和 C2=1 反推一次 , 结果如下图 5 中上、右上、中下、右下四表,图 6 中上、右上、中下、右下四表和图 7 中、右二表 。只剩下图 5 下中表和图 6 上中表待解 , 其他八个表均出错 。
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图 5
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图 6
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图 7
第 7 步:增设第五对假定已知数反推 。在图 5 和图 6 两个待解表格的基础上,选二表均存在的下中宫一对二单元格居一候选数“3” , 每个表格分别假设 E7=3 和 E9=3 反推一次,结果如下图 8 中上、右上、中下、右下四表 。上中、上右二表出错,下中、下右二表待解 。
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图 8
第 7 步:增设第六对假定已知数反推 。在图 8 两个待解表格的基础上,选二表均存在的下右宫一对二单元格居一候选数“6”,每个表格分别假设 G8=6 和 H9=6 反推一次,结果如下图 9 中上、右上、中下、右下四表 。下中、下右二表还是解不出最终结果 。
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图 9
第 8 步:增设第七对假定已知数反推 。在图 9 两个待解表格的基础上,选二表均存在的中右宫一对二单元格居一候选数“7”,每个表格分别假设 A6=7 和 C4=7 反推一次,结果如下图 10 中上、右上、中下、右下四表 。下中表出现正确结果,其他表均出错 , 结果唯一 。整个完整解题过程完成
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图 10
分析与讨论
(1)关于难度系数 。相较于网传世界数独第一难题(芬兰数学家因卡拉花费 3 个月时间设计的数独题)和专业机构评出的世界数独第一难题而言,本题难度系数排名世界第三 , 应该不具争议 。HoDoKu V2.2 的评估结果:本题难度系数为 14518,芬兰数学家题 21342,世界第一数独难题相应为 23184 。如下图 11 。
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图 11
本题虽然需要假设 7 个已知数才能得出最终结果(芬兰数学家题为 5 个,世界第一难题为 6 个) , 但每增加一对已知数假设都会有众多表格分析结果出错,自始至终需要分析的表格只有 28 个次(包括待解表格增加已知数假设再分析的次数),比世界第一难题和芬兰数学家题运算量要小得多 。
(2)关于 EXCEL 电子表格 。本解题过程借用了 EXCEL 电子表格工具,单元格命名也延用了 EXCEL 惯例 , 但不是利用 EXCEL 设计复杂的计算机程序运算,只是利用了 EXCEL 电子表的复制、粘贴和键盘输入等简单功能,利用复制、粘贴代替手工完成反复的誊抄操作,利用键盘输入和删除功能代替铅笔完成反复涂抹操作,其他解题过程和利用铅笔和纸一样,都是靠人脑一步步演算 。
(3)关于图片质量 。为减少图片数量,文中所有插图统一按每张 A4 纸 6 个表格的大小设置 , 直接在文中查看表格中的候选数字比较困难,有需要认真研究的读者可以利用图片查看器放大细看 , 字迹很清晰 。
(4)关于解题时间 。本题自始至终所有假设已知数组合的表格全部解清,可以有力证明结果具有唯一性 。需要分析的表格数量虽然不少,但大多分析三五分钟就很快出现错误结果,全程用时并不多,只需 200 分钟左右 。
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