Готов играть?

Играть в судоку!

Unique Rectangles: уникальные прямоугольники

ДьявольскиеКлассика + КиллерШаг 28 из 386 минут чтения

Все остальные методы этой лестницы рассуждают о числах в сетке. Unique Rectangle (уникальный прямоугольник) рассуждает о самой головоломке: правильно составленное судоку имеет ровно одно решение, поэтому любая расстановка, которая дала бы два, не может входить в ответ. Этот единственный факт убирает кандидатов, до которых не дотянется ничто другое.

В чем суть шаблона

Четыре ячейки в углах прямоугольника (две строки, два столбца), причем, что важно, лежащие в ровно двух блоках. Если во всех четырех углах остаются только одни и те же два кандидата, скажем 3 и 7, головоломка сломана:

Здесь в углах только 3 и 7. Обе расстановки ниже решают сетку, если прямоугольник занимает ровно два блока:

РасстановкаВерхняя строкаНижняя строка
Первая3 77 3
Вторая7 33 7

Поменяй две цифры по диагонали, и в каждой строке, столбце и блоке каждая цифра по-прежнему встречается ровно один раз. Получилось два допустимых решения. У правильной головоломки оно одно, поэтому эта фигура, смертельный шаблон (deadly pattern), не может появиться в готовой сетке, и все, что ее предотвращает, должно быть истинным.

То же рассуждение работает для более длинных четных циклов ячеек, которые чередуются между двумя областями: Unique Loop из шести или восьми ячеек читается точно так же, как четырехъячеечный прямоугольник.

Четыре типа

Смертельный шаблон опасен, только когда четыре угла почти целиком состоят из одной пары. Что именно ты исключишь, зависит от того, у скольких углов есть лишние кандидаты.

ТипЧто ты видишьЧто убираешь
1Три угла это ровно пара, у одного угла есть лишниеОбе цифры пары из этого одного угла
2У двух углов одна и та же единственная лишняя цифраЭту лишнюю цифру из каждой ячейки, видящей оба угла
3У двух углов на двоих несколько лишнихЛишние работают как открытое или скрытое множество в общей области
4В общей области для одной цифры пары есть место только в двух углахДругую цифру пары из обоих углов

Тип 1 встречается чаще всего, и ему проще всего доверять: если бы в этом углу тоже остались только 3 и 7, смертельный шаблон был бы полным, поэтому в нем должен остаться один из лишних кандидатов.

Bivalue Universal Grave (BUG)

Прямоугольник это смертельный шаблон на четырех ячейках. Bivalue Universal Grave это то же рассуждение, растянутое на всю сетку: если бы в каждой нерешенной ячейке было ровно два кандидата, а каждая цифра встречалась ровно дважды в каждой строке, столбце и блоке, всю сетку можно было бы целиком переключить между двумя решениями. Правильная головоломка никогда не окажется в таком состоянии.

На практике ловишь ее за одну ячейку до этого: все нерешенные ячейки с двумя кандидатами, кроме одной, где их три. Такое состояние называется BUG+1. Два кандидата лишней ячейки ведут себя точно как в настоящем BUG: каждый встречается ровно дважды в каждой строке, столбце и блоке, куда входит ячейка. Третий встречается три раза в каждой из собственных областей ячейки: в ее строке, столбце и блоке. Именно этот третий кандидат и есть ответ: если бы ячейка приняла любой из двух других, остаток сетки оказался бы в настоящем состоянии BUG, а у правильной головоломки такого быть не может.

В примере ниже в J5 стоят 1, 2 и 3, а все остальные нерешенные ячейки содержат по два кандидата. В строке J у 1 и 3 по два места, а у 2 три: J5, J6 и J7. В столбце 5 (D5, H5, J5) и блоке 8 (H5, J5, J6) для 2 тоже по три места. Будь J5 равна 1 или 3, сетка оказалась бы Bivalue Universal Grave, поэтому 1 и 3 уходят из J5, и остается только 2. Расстановка получается как одиночка.

  1. Более простые приемы исчерпаны. Сосчитай кандидатов в каждой пустой ячейке.

  2. У каждой пустой ячейки ровно два кандидата, кроме J5: у нее три, 1, 2 и 3.

  3. В строке J у 1 и 3 по два места, а у 2 три: J5, J6 и J7.

    В столбце 5 (D5, H5, J5) и блоке 8 (H5, J5, J6) у 2 тоже три места.

  4. Если бы в J5 стояла 1 или 3, у каждой пустой ячейки было бы по два кандидата, а у каждой цифры по два места в каждой строке, столбце и блоке.

    Такой шаблон, Bivalue Universal Grave, никогда не имеет ровно одного решения. В настоящем судоку его быть не может.

  5. 1 и 3 убраны из J5, поэтому в J5 стоит 2, цифра, которая встречается трижды в ее строке, столбце и блоке.

Более простые приемы исчерпаны. Сосчитай кандидатов в каждой пустой ячейке.

Типы со 2 по 4 обобщают идею так же, как типы уникальных прямоугольников выше: больше ячеек несут лишних кандидатов, и рассуждение превращается в исключение по общей области вместо одной расстановки. BUG+1 заметить труднее, чем прямоугольник: большинство решателей, включая автоматические оценщики вроде Sudoku Explainer, оценивают его заметно выше обычного уникального прямоугольника.

Когда его искать

Уникальность это поздний метод, и не потому, что его трудно увидеть, а потому, что стоит начать искать, и он мерещится повсюду. Сначала прогони одиночки, множества, указывающие пары и рыб; к прямоугольнику переходи, когда сетка затихла и пары повторяются в двух блоках.

Одно условие безусловно: должно быть известно, что у головоломки единственное решение. У каждой головоломки на этом сайте оно единственное, поэтому такое рассуждение здесь всегда доступно. Если же ты решаешь сетку неизвестного происхождения или составленную сам, уникальность может незаметно дать неверный ответ.

Как применять, шаг за шагом

  1. Найди ячейки ровно с двумя кандидатами и запиши пару.
  2. Поищи ту же пару в ячейке той же строки, затем проверь две ячейки, которые достраивают прямоугольник.
  3. Убедись, что прямоугольник занимает ровно два блока: если блоков четыре, смертельного шаблона нет и вывода тоже.
  4. Посчитай углы с лишними кандидатами: один угол это тип 1, два угла это тип 2, 3 или 4.
  5. Примени исключение для своего типа, затем снова прогони базовые методы: прямоугольник обычно запускает цепочку одиночек.

Разбор примера

Два прямоугольника, каждый занимает ровно два блока.

Тип 1. Углы это B4, B5, H4 и H5, в блоках 2 и 8. В B5, H4 и H5 только 1 и 6. В B4 стоят 1 и 6 плюс 7 и 8. Будь B4 равна 1 или 6, углы можно было бы заполнить двумя способами, и у головоломки было бы два решения. Поэтому 1 и 6 уходят из B4, и остаются 7 и 8.

  1. Более простые приемы исчерпаны. Посмотри на столбцы 4 и 5 в строках B и H.

  2. B4, B5, H4 и H5 это углы прямоугольника: две строки, два столбца и ровно два блока, блок 2 и блок 8.

  3. В B5, H4 и H5 только 1 и 6. В B4 тоже есть 1 и 6, а еще 7 и 8.

  4. Допустим, в B4 стоит 1 или 6. Тогда четыре угла можно заполнить двумя способами, цвет A или цвет B, и каждая строка, столбец и блок останутся верными.

    Ничто другое на поле не позволило бы их различить, поэтому у головоломки было бы два решения. В настоящем судоку решение одно.

  5. Значит, в B4 должна стоять одна из лишних цифр, 7 или 8.

  6. 1 и 6 убраны из B4: любая из них замкнула бы прямоугольник с двумя решениями.

Более простые приемы исчерпаны. Посмотри на столбцы 4 и 5 в строках B и H.

Тип 2. Углы это G1, J1, G8 и J8, в блоках 7 и 9. В G1 и J1 только 5 и 7. В G8 и J8 стоят 5, 6 и 7, то есть у обеих лишняя 6. Если бы ни одна из них не была 6, углы снова можно было бы заполнить двумя способами. Значит, G8 или J8 равна 6. A8 видит обе по столбцу 8, а J7 видит обе по блоку 9, поэтому 6 уходит из A8 и J7.

  1. Более простые приемы исчерпаны. Посмотри на столбцы 1 и 8 в строках G и J.

  2. G1, J1, G8 и J8 это углы прямоугольника, лежащего ровно в двух блоках, блоке 7 и блоке 9.

  3. Во всех четырех углах есть 5 и 7. В G1 и J1 больше ничего нет, а в G8 и J8 есть еще 6.

  4. Если бы ни в G8, ни в J8 не было 6, углы можно было бы заполнить 5 и 7 двумя способами, цвет A или цвет B, и остальное поле не позволило бы их различить.

    В настоящем судоку одно решение, поэтому 6 стоит в G8 или J8.

  5. A8 видит G8 и J8 по столбцу 8. J7 видит их по блоку 9.

  6. 6 убрана из A8 и J7: одна из ячеек G8 и J8 содержит 6.

Более простые приемы исчерпаны. Посмотри на столбцы 1 и 8 в строках G и J.

Частые ошибки

  • Использовать прямоугольник, который занимает четыре блока. Тогда диагональная замена ломает блок, смертельного шаблона нет и рассуждения тоже.
  • Применять метод к головоломке, у которой может быть несколько решений. Весь метод держится на том, что головоломка правильная.
  • Забыть, что остальные три угла должны содержать только пару. Одна лишняя цифра где угодно еще, и шаблон превращается в другой тип или в ничто.
  • Путать его с исключением по прямоугольнику: то обычная логика по одной цифре и не предполагает, что решение единственное.
  • Убирать лишних кандидатов вместо пары в типе 1. Угол сохраняет лишних, а теряет две цифры пары.

Где это встречается

Unique Rectangles это шаблон дьявольского уровня. Они начинают окупаться в головоломках уровня Эксперт и остаются полезными дальше, часто возвращая застрявшую сетку к череде одиночек. Они встречаются и в киллер-судоку, где суммы клеток нередко оставляют как раз те углы с двумя кандидатами, которые нужны шаблону.