区块链赋能,数独解谜新境界技巧揭秘

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EH的数独杂谈3 区块链的玄机深入探讨数独高阶技巧,以区块为核心,解析其在链式推理中的关键作用。文章从区块摒除法出发,逐步揭示区块如何作为节点参与复杂逻辑推导,带你洞悉标准链背后的深层机制。

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区块链赋能,数独解谜新境界技巧揭秘

假设你已熟悉本系列前文所述内容,或通过其他途径深入了解标准链的相关概念。建议你熟练掌握区块排除法、xyz-wing等基础技巧,以便更好地理解后续内容。

文中充斥着冗长的论述与定义,若遇到缺乏逗号的复杂长句,请放慢阅读节奏,必要时可在评论区直接批评作者。

想快速获取文章结论的读者,可直接翻至文末。

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目录

以区块作为网络节点

直推视角下区块作用解析

区块节点的增减变化

四、空矩形的进一步分析

区块链视角下的XYZ-Wing解析

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标准链是最基础的链形式,但在实际解题中,往往遇到的是各种非标准的链结构。

链的文字描述

r2c7(8=5)-r8c7(5=7)-r8c4(7)=r9c4(7-9)=r1c4(9)-r1c78(9)=r3c8(9)

你将发现链中出现一个特殊结构:r1c78(9)。它不同于普通节点仅含一个候选数,而是涵盖某一区域内多个候选数。这一现象应如何理解?

以区块作为网络节点的思路

上次接触区块一词,可能是在学习区块摒除法时。大家对这种推理方式应已熟悉,现在我们换个角度,重新理解区块摒除这四个字背后的含义与逻辑。

在区块摒除法中,图1显示b1宫内候选数1只能位于r2c1或r2c2,因此该行其他单元格如r2c4和r2c6均不能填入1,从而实现排除。

观察图2中第三行的候选数6,尽管无法确定其在r3c8或r3c9的具体位置,但可确定该数在宫b3中仅可能出现在这两格,因此r1c9与r2c8均不能为6。

在图1的r2c12与图2的r3c89中,均存在一种称为区块的结构。所谓区块,是指在同一区域内,某一特定候选数可能填入的若干个单元格所组成的集合。由于该候选数在每个区域中只能出现一次,因此它在整个区块内至多出现一次。以图1为例,候选数1在第二行中可出现在c1、c2、c4、c6这四个位置。无论从中选取两个、三个,还是全部四个单元格,只要将它们视为一个整体,就构成了关于候选数1的一个区块。这种组合方式灵活多样,关键在于其内部候选数的唯一性限制。

特别地,当能确定某个区块中必然包含某一候选数时,该区块便具备了排除其他位置的条件。以图1中的r2c1和r2c2为例,这两个格子构成关于数字1的区块。由于在宫b1中,只有这两个格子可以填入1,因此1必定出现在其中。基于这一必然性,与该区块处于同一行的其他格子,如r2c4和r2c6,其候选数中的1就可以被排除。由此可见,虽然网格中存在大量潜在的区块结构,但唯有确认某候选数在特定区块中必须出现,该区块才真正具备排除能力。只有在这种条件下,区块摒除才能作为一种有效解题技巧加以运用,帮助推进数独的求解过程。

根据前文对区块的定义,可归纳出其多个特性,其中后者尤为关键。

需涉及唯一候选数,且构成单元格位于同一区域。

区块内某一候选数要么恰好出现一次,要么完全不出现,仅存在这两种可能,二者必居其一。正因如此,在特定情形下,可将整个区块视作一个独立的数字进行处理。

你是否留意到第二条特性?每个区块对某一候选数而言,仅存在两种状态:包含或不包含。而标准链中的节点同样具备两种状态:为真(是该候选数)或为假(非该候选数)。可将包含候选数定义为真,不包含定义为假。如此一来,区块便能以标准逻辑状态融入链中,作为普通节点参与整体结构运行,实现一致性与兼容性。

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若前文显得浮夸,后续内容将更为务实具体,注重实际表达。

直推视角下区块作用分析

回到最初的那个例子。

r2c7(8=5)-r8c7(5=7)-r8c4(7)=r9c4(7-9)=r1c4(9)-r1c78(9)=r3c8(9)

若将链用直推方式表达:假设r2c7不为8,则经推理得r1c4=9,导致r1c7与r1c8均不能为9,进而得出r3c8必为9。

在推理过程中发现,r1c7和r1c8均不能为9。若将这两个格视为关于数字9的区块,则该区块内不含候选数9,即此区块为假。从链的逻辑出发,自链首起按假、真、假、真交替传递,至r1c78(9)这一节点恰好为假。由此可见,将该区块判定为假是符合链式推理规律的,其真假定义具有一致性与合理性。

区块的核心价值远不止于此。若该链末端符合以下两种情形之一:

...=r1c4(9)-r1c7(9)=r3c8(9)

...=r1c4(9)-r1c8(9)=r3c8(9)

你会发现,无论选择哪个,最终的强链都不成立,原因显而易见。但若将r1c7(9)与r1c8(9)合并为一个区块,则情况有所不同。

...=r1c4(9)-r1c78(9)=r3c8(9)

最后一个强链判断准确,因b3中的9必存在,无论位于r3c8或r1c78区域内,二者至少有一个成立。

区块链使我们无需依赖动态链,便能简洁表达传统标准链难以描述的复杂逻辑关系。

三、节点规模的扩展与缩减

现在我们来观察一条独特的区块链,该示例源自向神的标准数独技巧教程,但使用了另一款数独软件的界面以便更清晰地展示。

r8c5(9)=r8c7(9)-r123c7(9)=r1c89(9)

仔细分析强链形成过程,本例中删除的是r1c5位置的数字9。

这看似普通的区块链案例,背后却蕴含着更深层次的探讨价值。

请思考以下情形:

若右下角红圈区域r1c89扩展新增一格,原有结论是否依然成立?

r8c5(9)=r8c7(9)-r123c7(9)=r1c789(9)

观察发现两个区块在r1c7位置重叠,但这并不影响最终结论。根据前一条链的推理结果,可推出r1c89这一区块必定包含数字9。由于r1c789完全覆盖了r1c89,因此该区块同样成立。更进一步,任何在行1中包含r1c89且涉及数字9的区块,也都必然为真。

若在前述基础上,最后一个蓝圈区域r123c7缩小(缺失一部分),原有结论是否依然有效?

r8c5(9)=r8c7(9)-r23c7(9)=r1c789(9)

根据前述推理,若r123c7区块不包含数字9,则其子集r23c7自然也不含9。换言之,只要整个区块为假,其中任意划分出的更小区域同样不可能包含该数字。

由上述分析可得:链中节点在扩张或收缩时,真区块扩张后仍保持为真,假区块收缩后依然为假。单个候选数的真节点可扩展为区块,假区块也可简化为普通节点。

这个例子真的如此简单吗?其实它运用了一种名为空矩形的特殊技巧。那么,所谓的矩形究竟在哪里?而空又代表什么含义?

四、深入解析空矩形

回到这个例子,换个角度重新审视空矩形的内涵与作用。

若r1c5为9,经图中一条弱链与一条强链推导可得r8c7也为9。r1c5和r8c7中的9同时对b3宫进行排除,致使该宫内无任何位置可填入9,出现矛盾。推理过程无误却得出荒谬结果,说明初始假设不成立,故r1c5不能为9。

当某个宫内可填入数字的位置恰好形成L形或T形结构时,往往更容易出现无法继续填数的情况。仅需两个数字的限制就可能使整个宫失去填入某数的可能。若其中一个数字的存在能直接导致另一个数字也必须成立,那么该宫内将不再有位置可容纳这个数字。这种现象正是空矩形策略的核心:借助宫内候选位置的特定排列,排除某种数字的填入可能,从而实现逻辑推理与排除。

刚才我们演示了一个L型宫无法填数的情形。关键在于两个位置的数字(暂称A与B),它们决定该宫能否填充。当A与B同时满足时,宫内便无解。要由A推出B或反之,至少需一条弱链与一条强链连接,其中强链起着最关键作用。

空矩形的观察可从形态与结构特征入手分析。

任选一个剩余空间呈L形或T形的宫,标出一横一竖两条边及其交点。此处的剩余空间指候选数可填位置构成的形状,并非实际单元格外形。

任意延长某条边(含反向),观察其穿过的数字9,选取能垂直该边形成强链的9,并绘出对应的强链。

将另一边延长,并从强链另一端作其垂线,两线相交于某单元格。若该格含有候选数9,则空矩形结构自然成立。

观察L型宫的两侧,强链与弱链恰好形成一个矩形结构。左上角和右下角的数字9成为关键节点。由于链的规则是弱强交替表示逻辑推出关系,只能由左上角的9为真推出右下角的9为真,反之不成立。可排除左上角的9。

空矩形在结构上属于双强链,其删数规律可归纳为一般性结论。

正确构造矩形后,空矩形的删数位置位于弱链与L/T型宫边延长线的交点处。

区块链视角下的XYZ-Wing解析

XYZ-Wing结构虽不复杂,但其应用技巧仍需掌握,下面简要回顾其基本用法。

若中间的z不成立,则构成标准XY-Wing,两端的z至少一个为真。

(2)中间的z成立。

最终结果是这三个z所能观测到的区域相互重叠的部分。

唯有三者皆可见之处方能删数,反过来说,凡可删数之地必为三者共见。归根结底,三个z中至少有一个成立。

强链仅能表示两节点中至少一个为真,需结合区块链技术来准确体现这一逻辑关系。

还可以:

这种情况用途较少,但亦可如此处理。

至此,你可将这个简洁却不简单的XYZ-Wing结构正式纳入你的推理链条之中。

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内容充实,做个简要总结

区块可视为普通节点纳入交替推导链。针对候选数n,若节点为真,则该区块内恰好存在一个n;若节点为假,则区块中所有格均不含n。

区块节点中,真实节点扩展后保持真实,虚假节点缩减后依旧为假。

空矩形是一种双强链结构,可视为区块链中双线风筝的变体。当正确构建矩形后,其删减数值的位置位于弱链与L型或T型宫某边延长线的交汇点。

在XYZ-Wing结构中,出现三次的候选数必至少有一个成立,借助区块链技术,可通过一条强链清晰表达其逻辑关联。

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空矩形结构是否可能出现一个形态对应两种不同删数的孪生现象?