Έτοιμος για παιχνίδι;

Παίξε Σουντόκου!

Μαθηματικά του σουντόκου: πλέγματα και δεδομένα

5 λεπτά ανάγνωσης

Υπάρχουν 6.670.903.752.021.072.936.960 έγκυρα συμπληρωμένα πλέγματα σουντόκου 9x9, περίπου 6.67 x 10^21. Κανένας γρίφος δεν μπορεί να έχει λιγότερα από 17 δεδομένα ψηφία και να έχει ακόμα μία λύση, και ένας καλοφτιαγμένος γρίφος έχει πάντα ακριβώς μία. Αυτή η σελίδα δίνει τους αριθμούς, ποιος τους απέδειξε και τι δείχνει ο δικός μας κατάλογος για τα δεδομένα και τη δυσκολία. Ταιριάζει σε παίκτες που ενδιαφέρονται για τους αριθμούς πίσω από το πλέγμα. (Οι Αμερικανοί ψάχνουν «sudoku math»· στα βρετανικά αγγλικά είναι «maths».)

Πόσα πλέγματα σουντόκου υπάρχουν;

«Πλέγμα» εδώ σημαίνει ένας πλήρως γεμάτος πίνακας που τηρεί τους κανόνες γραμμής, στήλης και τετραγώνου. Οι Bertram Felgenhauer και Frazer Jarvis τα μέτρησαν στο «Enumerating possible Sudoku grids» (2005) και βρήκαν 6.670.903.752.021.072.936.960.

Πολλά από αυτά τα πλέγματα είναι ο ίδιος πίνακας μεταμφιεσμένος. Μετονόμασε τα ψηφία (αντάλλαξε κάθε 1 με κάθε 2), περίστρεψε ή αντικατόπτρισε τον πίνακα, ή αντάλλαξε γραμμές μέσα σε μια ζώνη τριών, και παίρνεις ένα πλέγμα που φαίνεται διαφορετικό αλλά έχει πανομοιότυπη δομή. Οι Ed Russell και Frazer Jarvis μέτρησαν τα πλέγματα που μένουν αφού αφαιρεθούν αυτές οι συμμετρίες στο «There are 5,472,730,538 essentially different Sudokus» (2006). Η απάντηση είναι ο αριθμός του τίτλου: 5.472.730.538.

Πόσοι γρίφοι σουντόκου υπάρχουν;

Περισσότεροι από τα πλέγματα, και κανείς δεν αναφέρει έναν κοινά αποδεκτό αριθμό. Ένας γρίφος είναι ένα πλέγμα με κρυμμένα ορισμένα ψηφία, άρα ένα πλέγμα γεννά τεράστιο πλήθος γρίφων. Μόνο όσοι έχουν ακόμα ακριβώς μία λύση μετράνε ως σωστοί γρίφοι, και αυτός ο έλεγχος πρέπει να γίνει γρίφο προς γρίφο. Για το παιχνίδι, η πρακτική απάντηση είναι «πολύ περισσότεροι από όσους μπορεί να λύσει κανείς σε μια ζωή». Ο δικός μας κατάλογος είναι δείγμα, όχι καταμέτρηση ολόκληρου του χώρου: κρατά έως 1.000 γρίφους ανά επίπεδο και λειτουργία, ταξινομημένους κατά δυσκολία.

Ποιος είναι ο ελάχιστος αριθμός δεδομένων σε ένα σουντόκου;

  1. Το 2012 οι Gary McGuire, Bastian Tugemann και Gilles Civario απέδειξαν ότι κανένας γρίφος με 16 δεδομένα δεν έχει μοναδική λύση, στο «There is no 16-clue Sudoku: solving the Sudoku minimum number of clues problem». Η αναζήτησή τους ήταν εξαντλητική και πήρε πολύ μεγάλο χρόνο υπολογιστή, γι' αυτό το ερώτημα έμεινε ανοιχτό για χρόνια.

Πριν από αυτό, γρίφοι με 17 δεδομένα ήταν ήδη γνωστοί. Ο Gordon Royle διατηρούσε μια δημόσια συλλογή τους, και κανένας με 16 δεν βρέθηκε ποτέ. Η απόδειξη έκλεισε το ερώτημα: το 17 είναι το κατώφλι.

Το δεκαεπτά είναι μαθηματικό όριο, όχι πρότυπο παιχνιδιού. Γρίφοι τόσο αραιοί είναι σπάνιοι και ενδιαφέρουν κυρίως ερευνητές. Ο κλασικός γρίφος μας με τα λιγότερα δεδομένα έχει 19, και οι τυπικοί γρίφοι κινούνται γύρω στα μέσα των 20 (πίνακας παρακάτω).

Έχει κάθε σουντόκου μοναδική λύση;

Όχι. Κάθε πλέγμα με αφαιρεμένα ψηφία είναι «γρίφος» με χαλαρή έννοια, αλλά πολλοί τέτοιοι πίνακες έχουν δύο ή περισσότερες έγκυρες συμπληρώσεις. Ένα σωστά φτιαγμένο σουντόκου έχει ακριβώς μία, και αυτή είναι η καθιερωμένη σύμβαση: η Nikoli, ο εκδότης που έκανε δημοφιλή τον γρίφο στην Ιαπωνία, την απαιτούσε (δες την ιστορία του σουντόκου).

Η μοναδικότητα μετράει για πρακτικό λόγο. Αν ένας γρίφος έχει μία λύση, κάθε βήμα καθαρής λογικής οδηγεί προς αυτήν και δεν χρειάζεται ποτέ να μαντέψεις. Αν έχει δύο, ένας λύτης μπορεί να είναι σωστός σε κάθε βήμα και να καταλήξει στη «λάθος» απάντηση.

Πώς το ελέγχουμε: κάθε γρίφος σε αυτόν τον ιστότοπο αποδεικνύεται ότι έχει ακριβώς μία λύση πριν δημοσιευτεί. Ο λύτης ψάχνει για μια λύση, μετά ψάχνει για δεύτερη, και ο γρίφος απορρίπτεται αν υπάρχει δεύτερη. Κάθε γρίφος βαθμολογείται επίσης από τη μεταφορά μας του Sudoku Explainer, που καταγράφει το δυσκολότερο λογικό βήμα που χρειάζεται. Ο ίδιος έλεγχος μοναδικότητας καλύπτει τους γρίφους Killer και 16x16.

Είναι το σουντόκου μαθηματικά;

Το κλασικό σουντόκου δεν χρησιμοποιεί αριθμητική. Τα ψηφία είναι απλώς εννέα διαφορετικά σύμβολα: θα μπορούσες να τα αλλάξεις με εννέα γράμματα ή εννέα χρώματα και τίποτα δεν θα άλλαζε. Η επίλυση είναι λογική, η απαλοιφή πιθανοτήτων, άρα μοιάζει περισσότερο με γρίφο παραγωγικής σκέψης παρά με πράξη. Γι' αυτό τα πλέγματα 16x16 μπορούν να χρησιμοποιούν τα A έως G μετά το 9.

Τα μαθηματικά βρίσκονται πίσω από τον γρίφο και όχι μέσα του: η καταμέτρηση πλεγμάτων, η συμμετρία και η απόδειξη του ελάχιστου πλήθους δεδομένων είναι συνδυαστική και αναζήτηση με υπολογιστή. Το αποτέλεσμα των 17 δεδομένων είναι παράδειγμα προβλήματος hitting-set που λύθηκε με εξαντλητικό υπολογισμό.

Η αριθμητική εμφανίζεται στις παραλλαγές. Στο Killer Σουντόκου τα ψηφία κάθε κλουβιού πρέπει να αθροίζουν έναν στόχο, άρα συλλογίζεσαι αθροίσματα και ποιοι συνδυασμοί ψηφίων μπορούν να τα δώσουν.

Κάνουν τα λιγότερα δεδομένα ένα σουντόκου δυσκολότερο;

Όχι αξιόπιστα. Ο αριθμός δεδομένων λέει πόσα σου λένε, όχι πόσο βαθιά πάει η λογική. Εδώ είναι τα πλήθη δεδομένων των δικών μας κλασικών γρίφων 9x9 ανά επίπεδο, από τον κατάλογό μας στις 29 Σεπτεμβρίου 2026:

ΕπίπεδοΛιγότερα δεδομέναΜέσος όροςΠερισσότερα δεδομένα
Εύκολο3034.536
Μέτριο2227.840
Δύσκολο2227.044
Ειδικό2124.729
Μάστερ1924.428
Θρυλικό2025.331

Ξεχωρίζουν δύο πράγματα. Ο μέσος αριθμός δεδομένων πέφτει από το Εύκολο ως το Μάστερ, αλλά το Θρυλικό έχει κατά μέσο όρο περισσότερα δεδομένα (25.3) από το Μάστερ (24.4), παρότι βαθμολογείται δυσκολότερο. Και ένας Δύσκολος γρίφος μπορεί να έχει 44 δεδομένα. Η δυσκολία ακολουθεί τη δυσκολότερη τεχνική που επιβάλλει ο γρίφος, μετρημένη στην κλίμακα του Sudoku Explainer, όχι τον αριθμό των δεδομένων. Δες τα επίπεδα δυσκολίας για το τι απαιτεί κάθε ζώνη.

Το Killer κάνει το σημείο πιο έντονο. Οι γρίφοι Killer Ειδικού, Μάστερ και Θρυλικού επιπέδου δεν έχουν καθόλου δεδομένα ψηφία: μόνα τα κλουβιά καθορίζουν τη λύση.

Αν θέλεις να νιώσεις το φαινόμενο μόνος σου, δοκίμασε έναν Θρυλικό γρίφο και δες πόσα λίγα δεδομένα παίρνεις και πόση λογική απαιτούν παρ' όλα αυτά. Οι δυσκολότεροι γρίφοι σουντόκου το πάνε ακόμα πιο μακριά. Νέος στους κανόνες; Ξεκίνα με το πώς παίζεται το σουντόκου.