Классный алгоритм, чтобы проверить поле судоку?

Question

Кто-нибудь знает простой алгоритм проверки правильности конфигурации Sudoku? Простейший алгоритм, который я придумал, (для доски размером n) в псевдокоде

for each row
  for each number k in 1..n
    if k is not in the row (using another for-loop)
      return not-a-solution

..do the same for each column

Но я вполне уверен, что должно быть лучшее (в смысле более элегантного) решение. Эффективность совершенно не важна.

Answer 1

Некоторое время назад я написал программу проверки судоку, которая проверяет наличие дублирующегося номера в каждой строке, дублирующего номера в каждом столбце и дублированного номера в каждом поле. Я был бы рад, если бы кто-то мог придумать такой же код, как несколько строк кода Linq.

char VerifySudoku(char grid[81])
{
    for (char r = 0; r < 9; ++r)
    {
        unsigned int bigFlags = 0;

        for (char c = 0; c < 9; ++c)
        {
            unsigned short buffer = r/3*3+c/3;

                        // check horizontally
            bitFlags |= 1 << (27-grid[(r<<3)+r+c]) 
                        // check vertically
                     |  1 << (18-grid[(c<<3)+c+r])
                        // check subgrids
                     |  1 << (9-grid[(buffer<<3)+buffer+r%3*3+c%3]);

        }

        if (bitFlags != 0x7ffffff)
            return 0; // invalid
    }

    return 1; // valid
}

Answer 2

Вот хороший читаемый подход в Python:

from itertools import chain                                                                                            

def valid(puzzle):                                                                                                     
    def get_block(x,y):                                                                                                
        return chain(*[puzzle[i][3*x:3*x+3] for i in range(3*y, 3*y+3)])                                               
    rows = [set(row) for row in puzzle]                                                                                
    columns = [set(column) for column in zip(*puzzle)]                                                                 
    blocks = [set(get_block(x,y)) for x in range(0,3) for y in range(0,3)]                                             
    return all(map(lambda s: s == set([1,2,3,4,5,6,7,8,9]), rows + columns + blocks))         

Каждый квадрат 3х3 называется блоком, и в сетке 3х3 их 9. Предполагается, что головоломка вводится как список списка, где каждый внутренний список является строкой.

Answer 3

Во-первых, вам нужно сделать логическое «правильное». Затем создайте цикл for, как указано выше. Код для цикла и всего, что потом (в java), такой, как указано, где field - это двумерный массив с равными сторонами, col - еще один с теми же размерами, а l - это 1D:

for(int i=0; i<field.length(); i++){
    for(int j=0; j<field[i].length; j++){
        if(field[i][j]>9||field[i][j]<1){
            checking=false;
            break;
        }
        else{
            col[field[i].length()-j][i]=field[i][j];
        }
    }
}

Я не знаю точного алгоритма проверки полей 3х3, но вы должны проверить все строки в поле и столбце с помощью "/*array name goes here*/[i].contains(1)&&/*array name goes here*/[i].contains(2)" (продолжается до тех пор, пока вы не достигнете длины строки) внутри другого для петли.

Answer 4

Было бы очень интересно проверить:

when the sum of each row/column/box equals n*(n+1)/2
and the product equals n!
with n = number of rows or columns

этого достаточно для правил судоку. Потому что это позволило бы алгоритм O (n ^ 2), суммируя и умножая правильные ячейки.

Глядя на n = 9, суммы должны быть 45, продуктов 362880.

Вы бы сделали что-то вроде:

for i = 0 to n-1 do
  boxsum[i] := 0;
  colsum[i] := 0;
  rowsum[i] := 0;
  boxprod[i] := 1;
  colprod[i] := 1;
  rowprod[i] := 1;    
end;

for i = 0 to n-1 do
  for j = 0 to n-1 do
    box := (i div n^1/2) + (j div n^1/2)*n^1/2;
    boxsum[box] := boxsum[box] + cell[i,j];
    boxprod[box] := boxprod[box] * cell[i,j];
    colsum[i] := colsum[i] + cell[i,j];
    colprod[i] := colprod[i] * cell[i,j];
    rowsum[j] := colsum[j] + cell[i,j];
    rowprod[j] := colprod[j] * cell[i,j];
   end;
end;

for i = 0 to n-1 do
  if boxsum[i] <> 45
  or colsum[i] <> 45
  or rowsum[i] <> 45
  or boxprod[i] <> 362880
  or colprod[i] <> 362880
  or rowprod[i] <> 362880
   return false;

Answer 5

Вот что я только что сделал для этого:

boolean checkers=true;
String checking="";
    if(a.length/3==1){}
    else{
       for(int l=1; l<a.length/3; l++){
            for(int n=0;n<3*l;n++){
                for(int lm=1; lm<a[n].length/3; lm++){
                    for(int m=0;m<3*l;m++){
                    System.out.print("    "+a[n][m]);
                    if(a[n][m]<=0){
                    System.out.print("        (Values must be positive!)        ");
                    }
                    if(n==0){
                        if(m!=0){
                        checking+=", "+a[n][m];
                    }
                    else{
                        checking+=a[n][m];
                    }
                }
                else{
                    checking+=", "+a[n][m];
                }
            }
                    }
            System.out.print("        "+checking);
            System.out.println();
                }
       }
            for (int i=1;i<=a.length*a[1].length;i++){
        if(checking.contains(Integer.toString(i))){

        }
        else{
            checkers=false;
        }
            }
        }
    checkers=checkCol(a);
    if(checking.contains("-")&&!checking.contains("--")){
        checkers=false;
    }
    System.out.println();
    if(checkers==true){
        System.out.println("This is correct! YAY!");
    }
    else{
        System.out.println("Sorry, it's not right. :-(");
    }
}
private static boolean checkCol(int[][]a){
    boolean checkers=true;
    int[][]col=new int[][]{{0,0,0},{0,0,0},{0,0,0}};
    for(int i=0; i<a.length; i++){
        for(int j=0; j<a[i].length; j++){
            if(a[i][j]>9||a[i][j]<1){
                checkers=false;
                break;
            }
            else{
                col[a[i].length-j][i]=a[i][j];
            }
        }
    }
    String alia="";
    for(int i=0; i<col.length; i++){
        for(int j=1; j<=col[i].length; j++){
            alia=a[i].toString();
            if(alia.contains(""+j)){
                alia=col[i].toString();
                if(alia.contains(""+j)){}
                else{
                    checkers=false;
                }   
            }
            else{
                checkers=false;
            }
        }
    }
    return checkers;
}

Answer 6

Вот мой в C. Только пройти каждый квадрат один раз.

int checkSudoku(int board[]) {
  int i;
  int check[13] = { 0 };

  for (i = 0; i < 81; i++) {
    if (i % 9 == 0) {
      check[9] = 0;
      if (i % 27 == 0) {
        check[10] = 0;
        check[11] = 0;
        check[12] = 0;
      }
    }

    if (check[i % 9] & (1 << board[i])) {
      return 0;
    }
    check[i % 9] |= (1 << board[i]);

    if (check[9] & (1 << board[i])) {
      return 0;
    }
    check[9] |= (1 << board[i]);

    if (i % 9 < 3) {
      if (check[10] & (1 << board[i])) {
        return 0;
      }
      check[10] |= (1 << board[i]);
    } else if (i % 9 < 6) {
      if (check[11] & (1 << board[i])) {
        return 0;
      }
      check[11] |= (1 << board[i]);
    } else {
      if (check[12] & (1 << board[i])) {
        return 0;
      }
      check[12] |= (1 << board[i]);
    }
  }
}

Answer 7

Предположим, что ваша доска идет от 1 - n.

Мы создадим массив верификации, заполните его и затем проверим.

grid [0-(n-1)][0-(n-1)]; //this is the input grid
//each verification takes n^2 bits, so three verifications gives us 3n^2
boolean VArray (3*n*n) //make sure this is initialized to false


for i = 0 to n
 for j = 0 to n
  /*
   each coordinate consists of three parts
   row/col/box start pos, index offset, val offset 
  */

  //to validate rows
  VArray( (0)     + (j*n)                             + (grid[i][j]-1) ) = 1
  //to validate cols
  VArray( (n*n)   + (i*n)                             + (grid[i][j]-1) ) = 1
  //to validate boxes
  VArray( (2*n*n) + (3*(floor (i/3)*n)+ floor(j/3)*n) + (grid[i][j]-1) ) = 1
 next    
next

if every array value is true then the solution is correct. 

Я думаю, что это поможет, хотя я уверен, что допустил пару глупых ошибок. Я мог бы даже пропустить лодку полностью.

Answer 8

array = [1,2,3,4,5,6,7,8,9]  
sudoku = int [][]
puzzle = 9 #9x9
columns = map []
units = map [] # box    
unit_l = 3 # box width/height
check_puzzle()    


def strike_numbers(line, line_num, columns, units, unit_l):
    count = 0
    for n in line:
        # check which unit we're in
        unit = ceil(n / unit_l) + ceil(line_num / unit_l) # this line is wrong - rushed
        if units[unit].contains(n): #is n in unit already?
             return columns, units, 1
        units[unit].add(n)
        if columns[count].contains(n): #is n in column already?
            return columns, units, 1
        columns[count].add(n)
        line.remove(n) #remove num from temp row
    return columns, units, line.length # was a number not eliminated?

def check_puzzle(columns, sudoku, puzzle, array, units):
    for (i=0;i< puzzle;i++):
        columns, units, left_over = strike_numbers(sudoku[i], i, columns, units) # iterate through rows
        if (left_over > 0): return false

Без тщательной проверки, вне головы, это должно работать (с небольшим количеством отладки), только зацикливаясь дважды. O (n ^ 2) вместо O (3 (n ^ 2))

Answer 9

Вот статья профессора математики Дж. Ф. Крука: Алгоритм с карандашом и бумагой для решения головоломок судоку

Этот документ был опубликован в апреле 2009 года, и он получил широкую огласку как определенное решение для судоку (проверьте в Google «J.F.Crook Sudoku»).

Помимо алгоритма, есть также математическое доказательство того, что алгоритм работает (профессор признал, что он не находит Судоку очень интересным, поэтому он набросал немного математики в бумагу, чтобы сделать его более увлекательным).

Answer 10

Вот очень краткая версия в Swift, которая использует массив Ints только для отслеживания групп из 9 чисел и выполняет итерацию по судоку только один раз.

import UIKit

func check(_ sudoku:[[Int]]) -> Bool {

    var groups = Array(repeating: 0, count: 27)

    for x in 0...8 {
        for y in 0...8 {
            groups[x] += 1 << sudoku[x][y] // Column (group 0 - 8)
            groups[y + 9] += 1 << sudoku[x][y] // Row (group 9 - 17)
            groups[(x + y * 9) / 9 + 18] += 1 << sudoku[x][y] // Box (group 18 - 27)
        }
    }

    return groups.filter{ $0 != 1022 }.count == 0
}

let sudoku = [
    [7, 5, 1,  8, 4, 3,  9, 2, 6],
    [8, 9, 3,  6, 2, 5,  1, 7, 4],
    [6, 4, 2,  1, 7, 9,  5, 8, 3],
    [4, 2, 5,  3, 1, 6,  7, 9, 8],
    [1, 7, 6,  9, 8, 2,  3, 4, 5],
    [9, 3, 8,  7, 5, 4,  6, 1, 2],
    [3, 6, 4,  2, 9, 7,  8, 5, 1],
    [2, 8, 9,  5, 3, 1,  4, 6, 7],
    [5, 1, 7,  4, 6, 8,  2, 3, 9]
]

if check(sudoku) {
    print("Pass")
} else {
    print("Fail")
}