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解开数独需要几条线索

时间:2022-02-14 理论教育 版权反馈
【摘要】:方格里有数独设计者事先输入的一些数字,是引导玩家解开数独的线索。都柏林大学的盖里·麦克奎尔领导的一个数学团队发现,要让一个数独有唯一的解,最少需要17条线索,如果少于17条,数独的解将不是唯一的。但麦克奎尔及其团队未能找出证明方法,相反,他们只是利用计算机计算出所有的可能性。

数学概念:数字谜题

数独可能是美国人最喜欢的消遣之一,但它不仅仅是度过几分钟(或几小时)闲暇时光的一种方式,这种让人入迷的数字游戏背后也蕴含着一些有趣的数学知识。

数独由一个9×9的方格组成,每个方格又分为3×3个小方格(类似大号的松饼烤盘)。玩家需要在每个小方格里填满1~9九个数字,同时,每个数字在大方格的每一行和每一列只出现一次。另外,在每个3×3的小方格里,每个数字只能出现一次。方格里有数独设计者事先输入的一些数字(参见下图),是引导玩家解开数独的线索。数独还有一个特点———每个数独只有唯一一个解。

都柏林大学的盖里·麦克奎尔领导的一个数学团队发现,要让一个数独有唯一的解,最少需要17条线索,如果少于17条,数独的解将不是唯一的。但麦克奎尔及其团队未能找出证明方法,相反,他们只是利用计算机计算出所有的可能性。事实上,他们在都柏林的爱尔兰高端计算中心花了约700万小时的运算时间,用上了所有的计算机,因为数独可能的解的数量是个庞大的数字———6670903752021072936960。好在这些研究人员根据不同的解在数学上相等的原则,设计了一个算法,在这个算法的基础上,将这个数字缩小到了可控的大小。

这一切都说明,即使是当地报纸上的一种消遣方式,背后也充满了有趣的数学知识。

NP完全问题

2002年,数学家们宣称数独是NP完全的(NP表示非确定性多项式时间)。什么意思呢?实际上,数独没有快速简单的解法,即便确定已知的解法是否正确很简单。

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