數(shù)獨(dú)簡(jiǎn)介

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中數(shù)學(xué) 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

“數(shù)獨(dú)sudoku”來自日文,但概念源自“拉丁方塊”,是十八世紀(jì)瑞士數(shù)學(xué)家歐拉發(fā)明的。游戲規(guī)則很簡(jiǎn)單: 在九個(gè)九宮格里,填入1到9的數(shù)字,讓每個(gè)數(shù)字在每個(gè)行、列及九宮格里都只出現(xiàn)一次。謎題中會(huì)預(yù)先填入 若干數(shù)字,其它宮位則留白,玩家得依謎題中的數(shù)字分布狀況,邏輯推敲出剩下的空格里是什么數(shù)字。
  這種風(fēng)靡日本及歐美的“數(shù)獨(dú)sudoku”,據(jù)說原創(chuàng)者是18世紀(jì)的瑞士人,但沒有得到應(yīng)有的注目,直到20多年 前,美國(guó)人重新挖掘它的魅力,接著日本雜志出版商在八○年代末期在一本美國(guó)雜志上看到這個(gè)游戲,帶回日本后,增加它的游戲難度,并命名為“數(shù)獨(dú)sudoku”,“數(shù)獨(dú)”謎戲就此誕生,并逐漸受到日本人的注意、沉迷,日本坊間書局還出版了許多“數(shù)獨(dú)”的書。紐西蘭裔英籍退休法官韋恩.古德(Wayne Gould)一九九七年旅游日本時(shí),買了一本數(shù)獨(dú)游戲書,從此就迷上了,進(jìn)而研究出計(jì)算機(jī)程序,從去年開始供稿給全球十幾家報(bào)社,立即受到讀者的熱烈回響,邀他供稿的媒體還正不斷增加中;據(jù)說,“數(shù)獨(dú)”還成為英國(guó)報(bào)紙銷售量的法寶,連美國(guó)紐約時(shí)報(bào)也無(wú)法阻擋它的魅力,開始定期登載。94年5月30日起,臺(tái)灣的中國(guó)時(shí)報(bào)也取得古德的授權(quán) ,每天都刊出一則數(shù)獨(dú)謎題,讓這個(gè)新玩意第一次出現(xiàn)在臺(tái)灣的大眾媒體上,也是全球第一家引入數(shù)獨(dú)游戲的中文報(bào)紙。

方格里擺幾個(gè)數(shù)字,乍看之下好像沒什么。但數(shù)獨(dú)好玩之處,就在其中推推敲敲的過程,以及解答出來的成就感。自從臺(tái)灣引進(jìn)數(shù)獨(dú)后,玩過的人都說好玩,除非根本沒玩過,否則沒有聽過玩過之后覺得不好玩的。由于規(guī)則簡(jiǎn)單,卻變化無(wú)窮,在推敲之中完全不必用到數(shù)學(xué)計(jì)算,只需運(yùn)用邏輯推理能力,所以無(wú)論老少中青男女 ,人人都可以玩。而且容易入手、容易入迷,一玩就上癮。只需九個(gè)九宮格,及1到9不重復(fù)的阿拉伯?dāng)?shù)字,也超越了文字的障礙,因此自從出現(xiàn)后,從東方到西方,風(fēng)靡億萬(wàn)人。有些人認(rèn)為玩數(shù)獨(dú)是他們緩解工作壓力的最佳方式;有些人認(rèn)為玩數(shù)獨(dú)可以保持頭腦靈活,尤其適合老年人;也有些老師和父母覺得玩數(shù)獨(dú)需要耐心、 專心和推理能力,所以拿數(shù)獨(dú)當(dāng)題目出給學(xué)生練習(xí),用來訓(xùn)練小孩子。最近英國(guó)政府出資的“教師”雜志甚至建議把“數(shù)獨(dú)”引進(jìn)課堂,因?yàn)閿?shù)獨(dú)不僅有趣好玩,還可以增進(jìn)玩者的推理與邏輯機(jī)能,所以可以作為學(xué)生鍛 煉腦力的教材喔!

數(shù)獨(dú)到底有多大的魅力呢?只要上網(wǎng)使用任何一個(gè)搜尋引擎鍵入"sudoku"或"數(shù)獨(dú)"后進(jìn)行搜尋,千百萬(wàn)個(gè)符合的網(wǎng)頁(yè)將被條列出來,有些是專業(yè)的網(wǎng)站,更多的是玩家發(fā)表玩后心得或感想的討論,看過之后,你就不會(huì)認(rèn)為本文言過其實(shí)了。

填制規(guī)則
  
  數(shù)獨(dú)的游戲規(guī)則很簡(jiǎn)單:在九個(gè)九宮格里,填入1到9的數(shù)字,讓每個(gè)數(shù)字在每個(gè)行、列及九宮格里都 只出現(xiàn)一次就可以過關(guān)了! 
  雖然游戲的規(guī)則十分簡(jiǎn)單,但很多人在沒有計(jì)算機(jī)輔助時(shí),常常會(huì)不小心造成下列違規(guī)狀況:



同一行出現(xiàn)了兩個(gè)一樣的數(shù)字
同一列出現(xiàn)了兩個(gè)一樣的數(shù)字

  

同一個(gè)九宮格出現(xiàn)了兩個(gè)一樣的數(shù)字

  謎題中會(huì)預(yù)先填入若干數(shù)字,其它宮位則留白,玩家得依謎題中的數(shù)字分布狀況,邏輯推敲出剩下的 空格里是什么數(shù)字。例:<圖 1> 就是一個(gè)簡(jiǎn)易級(jí)的數(shù)獨(dú)謎題。

 
< 圖 1> 一個(gè)簡(jiǎn)易級(jí)的數(shù)獨(dú)謎題 


  雖然<圖 1>的數(shù)獨(dú)被歸類為簡(jiǎn)易級(jí),但如果你是個(gè)數(shù)獨(dú)新手,可不要被簡(jiǎn)易兩字給迷惑了!請(qǐng)先有個(gè)心理準(zhǔn)備: 如果在 1 小時(shí)之內(nèi)解得出來,那你是天才!花了九年二虎之力后解不出來,這是正常的。不過別擔(dān)心、灰心,只要你稍微了解一下常用的解謎技巧,像<圖 1>這類簡(jiǎn)易級(jí)的題目馬上就再也難不倒你了!

  位置表示法
 
  列:橫向的九個(gè)宮格排成一直線是為列,數(shù)獨(dú)共有九列,最上面的一列是第1列,然后是第2列、 第3列、......,最下方的一列是第9列。

 

  行:縱向的九個(gè)宮格排成一直線是為行,數(shù)獨(dú)共有九行,最左邊的一行是第1行,然后是第2行、 第3行、......,最右邊的一行是第9行。

九宮格:數(shù)獨(dú)是由9個(gè)九宮格所組成。這九個(gè)九宮格分別稱為上左、上中、上右、中左、中央、 中右、下左、下中、下右九宮格。

 
  宮格:數(shù)獨(dú)共有81個(gè)宮格,為了指出指定的宮格,特以(列,行)的坐標(biāo)表示法來定位, 例如(3,5)就是第3列第5行的宮格;(7,6)表示第7列第6行的宮格。

 
 
  解謎技巧

  數(shù)獨(dú)的解謎技巧,可大分為直觀法及候選數(shù)法兩種。
 
  直觀法的特性:

  1. 不需任何輔助工具就可應(yīng)用。所以要玩報(bào)章雜志上的數(shù)獨(dú)謎題時(shí),只要有一枝筆就可以開始了。
  2. 從接到數(shù)獨(dú)謎題的那一刻起就可以立即開始解題。
  3. 初學(xué)者或沒有計(jì)算機(jī)輔助時(shí)的首要解題方法。
  4. 相對(duì)而言,能解出的謎題較簡(jiǎn)單。
  5. 主要的技巧:唯一解法、基礎(chǔ)摒除法、區(qū)塊摒除法、唯余解法、矩形摒除法、單元摒除法。
 
  候選數(shù)法的特性:

  1. 需先建立候選數(shù)列表,所以要玩報(bào)章雜志上的數(shù)獨(dú)謎題時(shí),因篇幅的影響通常格子不會(huì)太大,且候選數(shù)列表 的建立十分繁瑣,所以常需計(jì)算機(jī)輔助,或使用候選數(shù)法的輔助解題用紙。
  2. 需先建立候選數(shù)列表,所以從接到數(shù)獨(dú)謎題的那一刻起,需經(jīng)過一段相當(dāng)?shù)臅r(shí)間才會(huì)出現(xiàn)第 1 個(gè)解。
  3. 需使用高階直觀法技巧或有計(jì)算機(jī)輔助時(shí)的首要解題方法。
  4. 相對(duì)而言,能解出的謎題較復(fù)雜。
  5. 主要的技巧:唯一候選數(shù)法(Singles Candidature)、隱性唯一候選數(shù)法(Hidden Singles Candidature)、 區(qū)塊刪減法(Locked Candidates)、數(shù)對(duì)刪減法(Naked Pairs)、隱性數(shù)對(duì)刪減法(Hidden Pairs)、 三鏈數(shù)刪減法(Naked Triples)、隱性三鏈數(shù)刪減法(Hidden Triples)、矩形頂點(diǎn)刪減法(X-Wing)、 三鏈列刪減法(Swordfish)、關(guān)鍵數(shù)刪減法(Colors, Colouring)、關(guān)連數(shù)刪減法(Forcing chains)。
 
  數(shù)獨(dú)的解謎技巧,剛開始發(fā)展時(shí),以人性的直觀式解法為主,對(duì)于初入門的玩家來說,這也是 較容易理解、接受的方法;其實(shí)就算是資深的玩家,當(dāng)手邊沒有計(jì)算機(jī)協(xié)助更新候選數(shù)列表時(shí),大多數(shù)仍會(huì)選擇 采用本法,因?yàn)楹蜻x數(shù)列表的建立及更新若采用手動(dòng)方式操作,一來十分繁瑣,二來十分容易出錯(cuò),而候選數(shù)法 對(duì)于候選數(shù)列表的正確性要求是不容有一點(diǎn)誤差的。一般報(bào)章雜志上的數(shù)獨(dú)謎題為了迎合大眾程度,大抵均屬 簡(jiǎn)易級(jí)或中級(jí),如果能靈活運(yùn)用直觀法,通常已游刃有余。但若是網(wǎng)站上的數(shù)獨(dú)謎題,則常是需用到候選數(shù)法 才能解出的。

下面介紹其中一種方法:

基礎(chǔ)摒除法

前言

對(duì)第一次接觸數(shù)獨(dú)游戲,接受了 1 ~ 9 的數(shù)字在每一行、每一列、每一個(gè)九宮格都只能出現(xiàn)一次的規(guī)則后, 開始要解題的玩家來說,基礎(chǔ)摒除法絕對(duì)是他第一個(gè)想到及使用的方法,十分的自然、也十分的簡(jiǎn)易。

如果能夠細(xì)心、系統(tǒng)化的運(yùn)用基礎(chǔ)摒除法,一般報(bào)章雜志或較大眾化的數(shù)獨(dú)網(wǎng)站上的數(shù)獨(dú)謎題幾乎全部可解出來。 只不過大部分的玩家都不知如何系統(tǒng)化的運(yùn)用基礎(chǔ)摒除法罷了!

基礎(chǔ)摒除法雖然簡(jiǎn)單,但在尋找解的過程中,仍然要分成三個(gè)部分:尋找九宮格摒除解、尋找列摒除解、 尋找行摒除解。不要說是初入門者,即使是很多未接受過本訊息者,也常常會(huì)遺漏了行、列摒除解的尋找。 對(duì)一些粗心的玩家來說,即使是九宮格摒除解也常被跳著做,所以解起題來就會(huì)感到不是十分順手。

九宮格摒除解的尋找

九宮格摒除解的系統(tǒng)尋找是由數(shù)字 1 開始一直到數(shù)字 9 ,周而復(fù)始, 直到解完全題或無(wú)解時(shí)為止;每個(gè)數(shù)字又需從上左九宮格起,直到下右九宮格,周而復(fù)始, 同樣要不斷重復(fù)到解完全題或無(wú)解時(shí)為止。

 

<圖 1>

以< 圖 1 >的解題為例:先從數(shù)字 1 開始,并由上左九宮格起尋找九宮格摒除解,會(huì)影響上左九宮格的數(shù)字, 一定存在第 1 列~第 3 列以及第 1 行~第 3 行如< 圖 2 >的綠色區(qū)域。

 

<圖 2>

本區(qū)域已存在的數(shù)字 1 共有兩個(gè),它們分別存在 (2, 9) 及 (5, 1);其中 (2, 9)的 1 將摒除第 2 列其它 宮格再填入數(shù)字 1 的可能,因?yàn)橐勒找?guī)則每一列只能有一個(gè)數(shù)字 1,如果再在本列填入數(shù)字 1,那么本列 就會(huì)有兩個(gè) 1 了。同理,(5, 1)的 1 則將摒除第 1 行其它宮格再填入數(shù)字 1 的可能,其示意圖如<圖 3>。

<圖 3>

對(duì)上左九宮格的摒除僅能到此地步,我們可以很容易的發(fā)現(xiàn):本九宮中還有 3 個(gè)宮格不在被摒除的區(qū)域中, 意即:這 3 個(gè)宮格都仍有可能填入數(shù)字 1,依不可猜測(cè)的原則,本九宮格暫時(shí)不予處理。

接下來我們要嘗試在上中九宮格尋找是否有九宮格摒除解 1:會(huì)影響上中九宮格的數(shù)字,一定存在第 1 列 ~第 3 列以及第 4 行~第 6 行。本區(qū)域已存在的數(shù)字 1 共有 3 個(gè),它們分別存在 (2, 9)、(4, 6) 及 (9, 5),其摒除的范圍示意圖如<圖 4>。

 

<圖 4>

同樣的,我們可以很容易的發(fā)現(xiàn):本九宮中還有 2 個(gè)宮格不在被摒除的區(qū)域中, 意即:這 2 個(gè)宮格都仍有可能填入數(shù)字 1,依不可猜測(cè)的原則,本九宮格一樣暫時(shí)不予處理。

接下來的上右、中左、中央九宮格都已有數(shù)字 1 了,所以不必再找數(shù)字 1 該填入的宮格。

所以現(xiàn)在需要處理的九宮格輪到了中右九宮格,依上法對(duì)此九宮格進(jìn)行的摒除示意圖如 <圖 5>:

<圖 5>

我們可以很容易的發(fā)現(xiàn):本九宮中只剩宮格 (6, 8) 不在被摒除的區(qū)域中, 意即:在這個(gè)九宮格中只剩這個(gè)宮格仍有可能填入數(shù)字 1,所以本九宮格的數(shù)字 1 就只能填到這里了; 這時(shí)我們稱:在 (6, 8) 有九宮格摒除解 1。

在一般的解題技巧教導(dǎo)中(也包含尤怪之家先前的作品),把前面的徒勞尋找都省略不提,直接就告訴玩家: 在 (6, 8) 有九宮格摒除解 1。當(dāng)然這是為了篇幅考慮,把全部過程都寫出來將多出很多篇幅,但也將造成 初學(xué)者的挫折感,他們會(huì)以為計(jì)算機(jī)或已入門者的功力實(shí)在太高強(qiáng)了,一眼就能看出解在哪里!自己卻很笨, 找了老半天才找到一個(gè)解;其實(shí)速度可能有差,方法及過程則是一樣的。

重復(fù)前面的方法,我們可以發(fā)現(xiàn)數(shù)字 1、2 都沒法找到九宮格摒除解了。輪到數(shù)字 3 時(shí),也要一直到 下左九宮格才能找到 (8, 2) 有九宮格摒除解 3 如 <圖 6>、然后在 (9, 9) 有九宮格摒除解 3 如 <圖 7>:

       

 

<圖 6>                                       <圖 7>

在這里要提醒初學(xué)者注意的是:雖然我們從上左九宮格開始,到現(xiàn)在的下右九宮格,已將所有的九宮格都 找過一遍了!但因?yàn)橹虚g曾經(jīng)在某些宮格填入我們找到的數(shù)字解,所以一定要再?gòu)念^找一遍,否則會(huì)讓 我們遺漏掉一些可以馬上找到的解。例如我們又可找到在 (6, 1) 有九宮格摒除解 3 如 <圖 8>; 然后在 (5, 6) 也有九宮格摒除解 3 如 <圖 9>:

     

 

<圖 8>                                    <圖 9>

同樣的,因?yàn)樵诒狙h(huán)又曾找到一些解,所以還要再找一次,確定已沒法找到九宮格摒除解 3 了,才能 換成數(shù)字 4 繼續(xù)尋找下去。

在以上的過程中,為了標(biāo)示已存在的數(shù)字對(duì)九宮格的摒除狀況,特別用圖示的方式呈現(xiàn),有些玩家就發(fā)出了 這樣的疑問:在解報(bào)章雜志上的數(shù)獨(dú)題目時(shí),是否要用鉛筆在謎題上畫線,以找出摒除解呢?其實(shí)不必啦! 玩家們只要稍微練習(xí)一下,至多只要空手在謎題上比劃比劃,就可以看出哪些宮格已被摒除,進(jìn)而找出摒除解 的。

行、列摒除解的尋找

和九宮格摒除解的尋找一樣,列摒除解的系統(tǒng)尋找是由數(shù)字 1 開始一直到數(shù)字 9 ,周而復(fù)始,直到解完全題或 無(wú)解時(shí)為止;每個(gè)數(shù)字又需從第 1 列起,直到第 9 列止,周而復(fù)始,同樣要不斷重復(fù)到解完全題或無(wú)解時(shí)為止。 同理,行摒除解的系統(tǒng)尋找也是一樣的作法。

大部分的人都會(huì)十分習(xí)慣應(yīng)用九宮格摒除解的尋找,而完全忽略了行、列摒除解的尋找;對(duì)某些題目而言或許 可行,但對(duì)某些題目而言,不運(yùn)用此二法可是行不通的哦!

大家已有九宮格摒除解的尋找經(jīng)驗(yàn)了,所以尤怪就不再把無(wú)效的找尋過程秀出來,而直接展示成功的例子啦, 不過直接秀出來又太沒意思了,就當(dāng)做是做個(gè)小小的測(cè)驗(yàn)吧,以下的范例都先展示目前題型,并告訴大家在 某個(gè)宮格有何解,請(qǐng)大家找找看,如果找到了,要核對(duì)摒除示意圖,或者找不到,要參考摒除示意圖,請(qǐng)將 鼠標(biāo)光標(biāo)移到圖塊上就可顯現(xiàn)啦!

在< 圖 10 >中,(5, 5) 有一個(gè)摒除解 7,你可以看出來嗎?

<圖 10>

在< 圖 11 >中,(9, 1) 有一個(gè)摒除解 3,你可以看出來嗎?

<圖 11>

在< 圖 12 >中,(7, 1) 有一個(gè)摒除解 1,你可以看出來嗎?

<圖 12>

在< 圖 13 >中,(6, 4) 有一個(gè)摒除解 6,你可以看出來嗎?

<圖 13>

在< 圖 14 >中,(1, 3) 有一個(gè)摒除解 7,你可以看出來嗎?

 

<圖 14>

結(jié)語(yǔ)

直觀法的基石就是基礎(chǔ)摒除法,而基礎(chǔ)摒除法中最常用的又是九宮格摒除解的尋找。

有些人只有在所有數(shù)字的九宮格摒除解尋找已觸礁時(shí),才做行、列摒除解的尋找;有些人則是在每一個(gè)數(shù)字的 九宮格摒除解尋找完畢后,先做行、列摒除解的尋找,然后再進(jìn)行下一個(gè)數(shù)字的摒除。尤怪個(gè)人在解題時(shí)是 采用前一種做法,但數(shù)獨(dú)教授則是采用第二種做法,要如何運(yùn)用全看使用者個(gè)人的習(xí)慣了,不過系統(tǒng)性尋找 的習(xí)慣最好要及早建立。


本文來自:逍遙右腦記憶 http://yy-art.cn/gaozhong/209169.html

相關(guān)閱讀:高中數(shù)學(xué)平面解析幾何怎樣學(xué)習(xí)才有效呢