作為數(shù)獨(dú)理論研究的經(jīng)典之作,本書不僅給出了數(shù)字魔方的計(jì)算模型,還建立了17個(gè)給定數(shù)的數(shù)獨(dú)庫的模型,旨在幫助讀者高屋建瓴地建立完整的數(shù)獨(dú)知識(shí)體系,為今后更好地解析數(shù)獨(dú)題目和編撰數(shù)獨(dú)題目奠定良好的理論基礎(chǔ)。*書分為兩個(gè)部分共九章,*一章到第六章介紹了數(shù)字魔方個(gè)數(shù)計(jì)算,第七章到第九章的主題為17個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)獨(dú)的建庫查庫問題。此外,附錄中給出720個(gè)展開向量與展開向量整數(shù)對(duì)照表等內(nèi)容。本書內(nèi)容豐富,概念清晰,闡述精辟,并配有光盤,對(duì)于數(shù)獨(dú)愛好者來說是一本不可或缺的參考書。
前 言
九字標(biāo)準(zhǔn)“數(shù)獨(dú)”已經(jīng)是很多朋友離不開的愛好。我們把九字標(biāo)準(zhǔn)數(shù)獨(dú)完成的結(jié)果稱為九字標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字魔方,簡(jiǎn)稱數(shù)字魔方。大家知道,數(shù)字魔方是數(shù)獨(dú)游戲的基礎(chǔ)和最終歸宿,那么如何生成一般的數(shù)字魔方,全部不同的數(shù)字魔方到底有多少,相信你一定很感興趣。本書將告訴你如何生成最一般的數(shù)字魔方,以及全部不同的數(shù)字魔方的個(gè)數(shù)有多少。
幾年前,本人的拙著《奇妙的數(shù)字魔方》也曾經(jīng)介紹過全部不同數(shù)字魔方個(gè)數(shù)及其計(jì)算的問題,但是沒有給出數(shù)字魔方等值定律的證明,因此,根據(jù)這些等值定律所計(jì)算出來的結(jié)果,在理論上,可信度受到影響。本書把數(shù)字魔方的等值定律簡(jiǎn)化成兩個(gè),并且給出了證明,還將141個(gè)大共軛組族擴(kuò)大為61個(gè)超大共軛組族,大幅度地節(jié)省了計(jì)算量。最重要的是,本書在引進(jìn)共軛向量,第一類共軛向量,第二類共軛向量,共軛組,進(jìn)而對(duì)平行的三個(gè)九宮的三行和三列的三個(gè)展開向量構(gòu)成共軛組,以及三個(gè)展開向量構(gòu)成共軛組是展開得到兩個(gè)九宮內(nèi)數(shù)字不重復(fù)的充分必要條件等方面,講得更通俗,更容易理解了。
一個(gè)數(shù)獨(dú)題目,含自身在內(nèi)可以衍生出1 218 998 108 160個(gè)不同的數(shù)獨(dú)題目來,而且對(duì)衍生所得到的每一個(gè)題目與原題目的演變關(guān)系只需要用兩個(gè)9位的整數(shù)來描述,這是怎么做的?本書會(huì)告訴你。
任意的兩個(gè)數(shù)獨(dú)之間的關(guān)系有無關(guān)和相關(guān)兩種。相關(guān)的情況下,又分同族、同胎和同母三種,這是怎么區(qū)分的?讀了本書,你就會(huì)知道。
前不久,愛爾蘭都柏林大學(xué)的三位學(xué)者已經(jīng)用電腦軟件證明了要使數(shù)獨(dú)題目有唯一解(當(dāng)然,能稱為數(shù)獨(dú)題目,就應(yīng)該只有唯一解),最少需要保留17個(gè)數(shù)字。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)彼此無關(guān)或者同母的17個(gè)數(shù)字的數(shù)獨(dú)題目有4萬多個(gè),幾乎每個(gè)題目(只有4個(gè)例外)都可以衍生出1 218 998 108 160個(gè)不同的數(shù)獨(dú)題目,那么總共就有4.9×1016個(gè)不同的17個(gè)數(shù)字的數(shù)獨(dú)題目,要為這么龐大數(shù)目的數(shù)獨(dú)題目建庫,并且放在不到3TB的移動(dòng)磁盤內(nèi),這是如何做到的?此外,任意給出一個(gè)17個(gè)數(shù)字的數(shù)獨(dú)題目,要在30min內(nèi)檢查出所給出的題目是否在這個(gè)龐大的庫中。如果檢查發(fā)現(xiàn)不在庫中,將把它加入庫中;如果在庫中,還要給出用4萬個(gè)數(shù)獨(dú)題目中的哪一個(gè)題目,用哪兩個(gè)整數(shù)可以衍生得到所給的數(shù)獨(dú)題目?這些又是怎么實(shí)現(xiàn)的?讀了本書,你也會(huì)知道。
隨書附送一張光盤,此光盤中,分兩部分,每部分都有三個(gè)軟件包:第一部分為“數(shù)字魔方個(gè)數(shù)”,包括數(shù)字魔方生成程序、數(shù)字魔方衍生程序和不同數(shù)字魔方個(gè)數(shù)計(jì)算程序。這三個(gè)軟件都是界面非常友好的交互式的程序,并且附有使用說明,希望用戶能夠滿意。第二部分是“數(shù)獨(dú)17衍生族庫”,包括數(shù)獨(dú)相關(guān)性檢查程序、數(shù)獨(dú)17查庫增容程序和數(shù)獨(dú)的衍生程序。數(shù)獨(dú)相關(guān)性檢查程序可以用來判別任意兩個(gè)數(shù)獨(dú)題目的四種不同的關(guān)系;數(shù)獨(dú)17查庫增容程序自帶有14個(gè)題目的17個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)獨(dú)庫和若干個(gè)演示題目,演示查庫增容過程,其包括與庫中無關(guān)或者同母,將其加入庫中,若與庫中題目同族,則不加到庫中,對(duì)于同族和同母兩種情況,還給出庫中的題目及兩個(gè)9位整數(shù),將其衍生到給出數(shù)獨(dú)的同母數(shù)字魔方;數(shù)獨(dú)的衍生程序,介紹數(shù)字變換和有代表性的9種通用衍生,此程序既可以用來驗(yàn)證前兩個(gè)程序的結(jié)論,也可以單獨(dú)使用。
非常感謝中國數(shù)獨(dú)專家、中國數(shù)獨(dú)聯(lián)盟和北京數(shù)獨(dú)協(xié)會(huì)顧問、數(shù)獨(dú)聯(lián)盟培訓(xùn)師指導(dǎo)教師、中國科學(xué)院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院研究員常維寶先生能夠?yàn)楸緯餍颉?
由于本人的水平有限,加之匆忙脫稿,書中難免有錯(cuò)漏之處,歡迎廣大讀者朋友批評(píng)指正。
嚴(yán)德人
嚴(yán)德人,1938年11月14日出生,江蘇南通人。1959年從江蘇省南通中學(xué)畢業(yè),進(jìn)入入北京大學(xué)數(shù)學(xué)力學(xué)系,1965年春畢業(yè)。1965年4月到1978年8月在中國原子能科學(xué)研究院從事科研和實(shí)用方面的計(jì)算工作。1978年進(jìn)入中國銀行總行,從事銀行應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)和開發(fā),參與和主持開發(fā)過多個(gè)銀行應(yīng)用系統(tǒng)。電腦軟件高級(jí)工程師,1991年開始享受國務(wù)院政府津貼。1996年被聘為中國國際金融學(xué)會(huì)會(huì)員。1998年底退休。2005年開始從事數(shù)獨(dú)解題軟件的研制和開發(fā),出版了《奇妙的數(shù)字魔方》和《競(jìng)技數(shù)獨(dú)》等專著。2011年出版了《數(shù)獨(dú)游戲》音像光盤,介紹九字標(biāo)準(zhǔn)數(shù)獨(dú)解題技巧,提供14萬多個(gè)數(shù)獨(dú)題目和解題軟件。2011年設(shè)計(jì)《十五位素?cái)?shù)寶典》多功能軟件,隨《奇珍素?cái)?shù)薈萃》一書出版。2012年與馬長(zhǎng)冰先生聯(lián)名編著《德人素?cái)?shù)表》光盤三集,在廈門大學(xué)出版社出版。
第一部分 數(shù)字魔方個(gè)數(shù)計(jì)算…001
第一章 什么是數(shù)字魔方…001
第二章 數(shù)字魔方的衍生特性…003
第一節(jié) 數(shù)字魔方的通用衍生…003
第二節(jié) 數(shù)字魔方中的相似元素…009
第三節(jié) 數(shù)字魔方的特殊衍生…018
第三章 數(shù)字魔方與展開向量…022
第一節(jié) 展開向量…022
第二節(jié) 向量組和向量族…026
第三節(jié) 共軛向量和共軛組…032
第四章 一般數(shù)字魔方的生成方法…047
第五章 不同數(shù)字魔方個(gè)數(shù)計(jì)算…061
第一節(jié) 數(shù)字魔方的兩個(gè)等值定律…063
第二節(jié) 超大共軛組族個(gè)數(shù)及分布…072
第三節(jié) 數(shù)字魔方生成程序和不同數(shù)字魔方總數(shù)…073
第六章 程序設(shè)計(jì)…077
第一節(jié) 展開向量和共軛組按序生成…077
第二節(jié) 超大共軛組族按序生成…078
第三節(jié) 數(shù)字魔方個(gè)數(shù)G4的計(jì)算…079
第四節(jié) 全部不同數(shù)字魔方個(gè)數(shù)…080
第五節(jié) 計(jì)算數(shù)字魔方個(gè)數(shù)軟件…080
第二部分 17個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)獨(dú)的建庫查庫問題…081
第七章 數(shù)字魔方衍生的數(shù)字表示和數(shù)字魔方分族…081
第一節(jié) 數(shù)字魔方衍生的數(shù)字表示…081
第二節(jié) 數(shù)字魔方分族和魔方族庫的生成…087
第三節(jié) 異構(gòu)魔方族庫…093
第四節(jié) 數(shù)字魔方同族性檢測(cè)…095
第八章 數(shù)獨(dú)的衍生…098
第一節(jié) 數(shù)獨(dú)的衍生及與數(shù)字魔方衍生的關(guān)系…098
第二節(jié) 同族數(shù)獨(dú)和同母數(shù)獨(dú)…099
第九章 數(shù)獨(dú)17衍生族庫…102
第一節(jié) 為17個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)獨(dú)建庫…102
第二節(jié) 數(shù)獨(dú)17查庫增容方法…104
第三節(jié) 任意兩個(gè)數(shù)獨(dú)相關(guān)性檢查…105
第四節(jié) 相關(guān)軟件…106
編 后…107
附錄1 720個(gè)展開向量與展開向量整數(shù)對(duì)照表…109
附錄2 61個(gè)超大共軛組族中的共軛組個(gè)數(shù)…114
附錄3 第一個(gè)超大共軛組族中的共軛組…117
附錄4 各超大共軛組族生成的不同數(shù)字魔方個(gè)數(shù)…123
參考文獻(xiàn)…128