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如圖M2,這是一個六宮數獨遊戲,它包含六行六列,分别用字母和數字表示行數和列數。它還有六個宮,上層左右各六個宮格組成第一宮、第二宮,中間左右各六個宮格組成第三宮、第四宮,下層左右各六個宮格組成第五宮、第六宮。
所謂數獨,就是在空格中填入1~6的整數,填滿後與題目給出的數字構成一個完整的六宮數表,其中每行、每列和每宮的數字都不能重複,保持唯一性。
一般的六宮數獨遊戲适合小學生初中生或初學數獨者練習,熟悉後再向九宮數獨過渡。但也有頗具難度的六宮數獨,例如本題,需要用到更高級的技巧如候選數法和反證法才能解出。這樣的高難六宮數獨,更适合中小學數學競賽愛好者和喜歡邏輯推理的大學生,熟練掌握後也可以用類似的方法去解答九宮數獨遊戲。
為保持推理的樂趣,我們一開始在解圖M2的題目時,還是先用常規的解法,實在不行時才采用候選數法。因為候選數是充分發掘潛在信息的好工具,有了它,很多用常規方法還挺吃力的推理過程就變得輕松了不少。閑話少叙,馬上做題吧。
如圖01,它來自圖M2。F3所在的第五宮、F行、3列已有數字12356,因此F3必為4,這用到唯一數法,就得圖02。
在圖02中,E3所在的第五宮、E行、3列已有12346,又由唯一數法,就有E3=5,見圖03。
關于圖03,仍用唯一數法。F4所在的第六宮、F行、4列已有12345,顯然F4為6,如圖04。
圖04中,我們要尋找第二宮中誰是6。A3為6排除了A5、A6為6的可能性,F4是6也使B4不可能為6,可見第二宮中隻能是B6=6,這就是行列排除法,故有圖05。
看圖05,B5為2使B行中其他格不能為2,F2為2也排除了2列中别的格為2的可能,又由行列排除法,第一宮中隻有A1是2,就得圖06。
考察圖06,F4是6使F1不能是6,第五宮中隻可能是E1為6,這是行排除法,如圖07。
在圖07中,還用行列排除法,C5、E1、A3都是6,使第三宮中C1、C2、D1、D3不能為6,隻有D2=6,即為圖08。
看看圖08,B3所在的第一宮、B行、3列已有12456五個數字,由唯一數法,就有B3為3,如圖09。
從圖09中,我們發現第五宮和3列各有一個空格,由數字的唯一性便得D3是2,F1是1,見圖10。
而圖10的F5是F行的唯一空格,它隻能是3,就是圖11了。
對于圖11,D4是1,4列中B4就不能是1,第二宮中的1必在A5或A6中,所以第一行的A2不是1,又F1為1使1列中的B1不可為1,隻能B2=1。這是較複雜的行列排除法,後面的候選數法倒是能輕松解決這個問題,還是從圖11就切換到候選數吧,也可順便進行求B2的對比分析。
圖11裡,每行、每列、每宮中題目給出的和上面推算出的數字是已知的,由它們就得到每個空格還可能填入的幾個候選數,用小數字表示,如圖12。候選數法,往往是常規解法無法進行下去時破局的利器。
這些候選數,不可能的數字要逐步清除,最終每格隻有一個數字是對的。視題目的複雜程度,有時找了很久也不知如何下手,但一旦抓住了關鍵點,問題就能大大簡化了。
看看圖12,B1與B4的候選數都是4和5,這稱為數對(行、列或宮中三個格恰好包含三個數的情形叫數組),它是一種穩定的結構,即4和5肯定在B1與B4中,相關行列宮的其他格不可能是這兩個候選數。這樣,B2就隻能是1,這比起前面的方法要簡單得多,因為候選數讓隐含的信息顯露出來了。去除相關行列宮的其他1,可得圖13。
來到圖13,就比較棘手,要用到高難技巧了。解法和表達方式衆多,基本的思路類似數學中的反證法。這裡,我們介紹一種類似編程算法的邏輯推理表達式:
文字解釋是這樣的:
5 [B1]-5 [C1/D1]
假設B1是5,則1列的C1及D1都不能是5;
5 [C2]-5 [C4]
所以第三宮的C2是5,則C行的C4不是5;
5 [D5]-5 [A5]
可見第四宮的D5是5,則5列的A5不可為5;
5 [B4]-5 [B1]
因此第二宮的B4是5,這就與B1是5的假設矛盾,從而B1肯定不是5。
但B1的候選數是4和5,由以上的推理,知B1隻能為4,清除相關行、列、宮的重複候選數,就是圖14。這一步最重要,後面就是“輕舟已過萬重山”了。
圖14中,C1與D1是含有候選數3和5的數對,因而C2不能是5,隻能為4。又A2和B4都有唯一候選數,故A2為5,B4也為5,這是唯一候選數的特性。把相關行列宮中重複的候選數清理後,便有圖15。
在圖15中,由唯一候選數得到C4為2。而E4雖然有兩個候選數,但4列中隻有E4可能為4,因此E4為4,這就是隐形唯一候選數,清除多餘的相關候選數,如圖16。
對于圖16,由唯一候選數或隐形唯一候選數就有C6為3,E5為1,C1為5,D5為5,E6為2,清除相關行列宮中多餘的候選數,見圖17。
最後,在圖17中,從唯一候選數或隐形唯一候選數可知A5是4,A6是1,D1是3,D6是4,得到本題的答案,如圖18。
有些數獨軟件或網頁在玩家提供準确解答後會顯示一段動畫,遍曆數獨表中所有數字,看是否每行、每列、每宮的數字保持不重複。我們也可進行這樣的查驗,确保萬無一失。
這種高難的候選數六宮數獨遊戲,更适合中小學數學競賽愛好者和愛好益智遊戲的大學生練習,熟悉後也可把類似的解法移植到難度更高的的九宮數獨之中。
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