fundo

Sudoku é um enigma número onde, dado um $n \times n$ grade dividida em caixas de tamanho $n$ , cada número de $1$ a $n$ devem aparecer exatamente uma vez em cada linha, coluna e caixa.

No jogo de xadrez, o rei pode se mover para qualquer uma das (no máximo) 8 células adjacentes por vez. "Adjacente" aqui significa horizontalmente, vertical ou diagonalmente adjacente.

A turnê do rei é uma analogia da turnê do cavaleiro; é um caminho (possivelmente aberto) que visita todas as células exatamente uma vez no tabuleiro com os movimentos de Chess King.

Tarefa

Considere uma grade de Sudoku de 6 por 6:

654 | 321
123 | 654
----+----
462 | 135
315 | 246
----+----
536 | 412
241 | 563

e uma excursão do rei (de 01a 36):

01 02 03 | 34 35 36
31 32 33 | 04 05 06
---------+---------
30 23 28 | 27 26 07
22 29 24 | 25 09 08
---------+---------
21 19 16 | 10 14 13
20 17 18 | 15 11 12

O passeio forma o número de 36 dígitos 654654564463215641325365231214123321.

Fazer um tour diferente do rei dá números maiores; por exemplo, posso encontrar um caminho que comece com o 65<6>56446556...que é definitivamente maior que o acima. Você pode alterar o quadro de Sudoku para obter números ainda mais altos:

... | ...
.6. | ...
----+----
..6 | ...
.5. | 6..
----+----
.45 | .6.
6.. | 5..

Este quadro incompleto fornece a sequência inicial da 666655546...qual é a sequência ideal de 9 dígitos iniciais.

Sua tarefa é encontrar o maior número desse tipo para o Sudoku 9 por 9 padrão com caixas 3 por 3 , ou seja,

... | ... | ...
... | ... | ...
... | ... | ...
----+-----+----
... | ... | ...
... | ... | ...
... | ... | ...
----+-----+----
... | ... | ...
... | ... | ...
... | ... | ...

Observe que esse desafio não é código-golfe ; o foco é encontrar as soluções, em vez de escrever um pequeno programa que, teoricamente, funciona.

Critério de pontuação e vitória

A pontuação de um envio é o número de 81 dígitos encontrado pelo seu programa. A finalização com a pontuação mais alta vence. Seu programa também deve produzir a grade do Sudoku e o tour do rei em forma legível por humanos; inclua-os no seu envio.

Seu programa pode gerar vários resultados; sua pontuação é o máximo deles.

Não há limite de tempo para o seu programa. Se o seu programa continuar em execução e encontrar um número maior depois, você poderá atualizar a pontuação do envio editando a postagem. O desempate é o primeiro momento para obter a pontuação, ou seja, o horário da postagem (se ainda não tiver sido editado) ou o horário da edição em que a pontuação foi atualizada (caso contrário).

Python + Z3 , 999899898789789787876789658767666545355432471632124566352413452143214125313214321, ideal

É executado em cerca de meia hora, produzindo

1 3 4 8 9 7 6 2 5
2 9 7 1 5 6 8 3 4
5 6 8 4 2 3 7 9 1
4 7 6 2 1 5 9 8 3
8 5 1 6 3 9 2 4 7
9 2 3 7 8 4 1 5 6
3 8 5 9 6 1 4 7 2
6 4 9 5 7 2 3 1 8
7 1 2 3 4 8 5 6 9
81 79 78 14 15 16 54 57 56
80 12 13 77 52 53 17 55 58
34 33 11 51 76 75 18  1 59
35 10 32 50 74 72  2 19 60
 9 36 49 31 73  3 71 61 20
 8 48 37 30  4 69 70 62 21
47  7 38  5 29 68 65 22 63
46 43  6 39 28 67 66 64 23
44 45 42 41 40 27 26 25 24
999899898789789787876789658767666545355432471632124566352413452143214125313214321

Código

import z3


def adj(a):
    x, y = a
    for x1 in range(max(0, x - 1), min(9, x + 2)):
        for y1 in range(max(0, y - 1), min(9, y + 2)):
            if (x1, y1) != a:
                yield x1, y1


solver = z3.SolverFor("QF_FD")

squares = list((x, y) for x in range(9) for y in range(9))
num = {(x, y): z3.Int(f"num{x}_{y}") for x, y in squares}
for a in squares:
    solver += 1 <= num[a], num[a] <= 9
for cells in (
    [[(x, y) for y in range(9)] for x in range(9)]
    + [[(x, y) for x in range(9)] for y in range(9)]
    + [
        [(x, y) for x in range(i, i + 3) for y in range(j, j + 3)]
        for i in range(0, 9, 3)
        for j in range(0, 9, 3)
    ]
):
    solver += z3.Distinct([num[x, y] for x, y in cells])
    for k in range(1, 10):
        solver += z3.Or([num[x, y] == k for x, y in cells])

move = {
    ((x0, y0), (x1, y1)): z3.Bool(f"move{x0}_{y0}_{x1}_{y1}")
    for x0, y0 in squares
    for x1, y1 in adj((x0, y0))
}
tour = {(x, y): z3.Int(f"tour{x}_{y}") for x, y in squares}
for a in squares:
    solver += 0 <= tour[a], tour[a] < 81
for a in squares:
    solver += z3.PbEq([(move[a, b], 1) for b in adj(a)] + [(tour[a] == 80, 1)], 1)
for b in squares:
    solver += z3.PbEq([(move[a, b], 1) for a in adj(b)] + [(tour[b] == 0, 1)], 1)
solver += z3.Distinct([tour[a] for a in squares])
for t in range(81):
    solver += z3.Or([tour[a] == t for a in squares])
for a in squares:
    for b in adj(a):
        solver += move[a, b] == (tour[a] + 1 == tour[b])

value = [z3.Int(f"value{t}") for t in range(81)]
for t in range(81):
    solver += 1 <= value[t], value[t] <= 9
for a in squares:
    for t in range(81):
        solver += z3.Implies(tour[a] == t, num[a] == value[t])

assert solver.check() != z3.unsat
opt = 0
while opt < 81:
    model = solver.model()
    for y in range(9):
        print(*(model[num[x, y]] for x in range(9)))
    for y in range(9):
        print(*(f"{model[tour[x, y]].as_long() + 1:2}" for x in range(9)))
    best = [model[value[t]].as_long() for t in range(81)]
    print(*best, sep="")
    print()
    while opt < 81:
        improve = z3.Bool(f"improve{opt}_{best[opt]}")
        solver += improve == (value[opt] > best[opt])
        if solver.check(improve) != z3.unsat:
            break
        solver += value[opt] == best[opt]
        opt += 1