Vincitore trovato

Sembra che abbiamo un vincitore! A meno che nessuno abbia intenzione di contestare l'attuale solutore di Sudoku più veloce del mondo, l'utente 53x15 vince con il solutore incredibilmente veloce Tdoku. Per chiunque continui a lavorare sui propri risolutori, quando avrò tempo farò ancora riferimento a nuovi invii.

La sfida

L'obiettivo di una partita di Sudoku è di riempire il tabellone con i numeri 1-9, uno in ogni cella, in modo tale che ogni riga, colonna e riquadro contenga ogni numero una sola volta. Un aspetto molto importante di un puzzle di Sudoku è che dovrebbe esserci solo una soluzione valida.

L'obiettivo di questa sfida è semplice, dovresti risolvere una serie di puzzle di Sudoku il più velocemente possibile. Tuttavia, non risolverai solo un vecchio Sudoku, ma risolverai i puzzle di Sudoku più difficili che esistano, il Sudokus a 17 indizi. Ecco un esempio:

Regole

linguaggio

Sei libero di usare qualsiasi lingua. Se non ho un compilatore installato per la tua lingua, dovresti essere in grado di fornire una serie di istruzioni da riga di comando necessarie per installare un ambiente in cui il tuo script può essere eseguito su Linux .

Macchina da benchmark

Il benchmark verrà eseguito su un Dell XPS 9560, Intel Core i7-7700HQ a 2,8 GHz (boost di 3,8 GHz) 4 core, 8 thread, 16 GB di RAM. GTX 1050 4GB. La macchina esegue Ubuntu 19.04. Ecco l' unameoutput, per chiunque sia interessato.

Linux 5.0.0-25-generic #26-Ubuntu SMP Thu Aug 1 12:04:58 UTC 2019 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux

Ingresso

L'input verrà fornito come file. Esso può essere trovato qui . Il file contiene 49151 puzzle di Sudoku. La prima riga del file è il numero di puzzle e ogni riga successiva ha 81 caratteri e rappresenta un puzzle. Le cellule sconosciute lo sono 0e le cellule conosciute lo sono 1-9.

Il tuo programma dovrebbe essere in grado di prendere il nome del file come argomento o avere l'input del file da STDIN , per facilitare il controllo manuale della tua soluzione. Includi un'istruzione su come il tuo programma accetta input.

Tempi / punteggio

Dalle discussioni nei commenti e da alcune riflessioni, i criteri di valutazione sono stati cambiati per essere il tempo dell'intero programma. Il programma dovrebbe produrre il file di output con l'hash corretto anche durante il punteggio ufficiale. Questo non interferisce con nessuna soluzione esistente e non cambia le classifiche così come sono adesso. Ogni pensiero sul sistema di punteggio è apprezzato.

Se due soluzioni hanno punteggi simili per le singole serie, eseguirò più benchmark e il tempo medio sarà il punteggio finale. Se i punteggi medi differiscono di meno del 2%, lo considero un pareggio.

Se l'esecuzione della tua soluzione richiede più di un'ora, non verrà valutata ufficialmente. In questi casi, sei responsabile della segnalazione della macchina su cui è stata eseguita e del tuo punteggio. Per un risolutore ottimizzato, questo non dovrebbe essere un problema.

EDIT : Mi è stato portato alla mia attenzione che, sebbene difficile, il problema affrontato non è il più difficile che ci sia. Se il tempo è disponibile, proverò a confrontare le soluzioni presentate qui rispetto al set di puzzle più difficile e aggiungere il punteggio a ogni invio. Tuttavia, questo non sarà un punteggio ufficiale ed è solo per divertimento.

Verifica

La soluzione verrà verificata da un checksum MD5 / SHA256. Lo script dovrebbe essere in grado di generare un file contenente tutti i puzzle e le relative soluzioni. Tuttavia, il file verrà anche ispezionato manualmente, quindi non provare a ottenere una collisione hash. Il file di output deve corrispondere a:

MD5: 41704fd7d8fd0723a45ffbb2dbbfa488
SHA256:0bc8dda364db7b99f389b42383e37b411d9fa022204d124cb3c8959eba252f05

Il file sarà nel formato:

<num_puzzles>
<unsolved_puzzle#1>,<solved_puzzle#1>
<unsolved_puzzle#2>,<solved_puzzle#2>
...
<unsolved_puzzle#n>,<solved_puzzle#n>

con una sola nuova riga finale.

Cosa non è permesso

Non è consentito in alcun modo soluzioni con codice fisso . Il tuo algoritmo dovrebbe essere applicabile a qualsiasi set di puzzle di Sudoku, sia Sudoku facile che più difficile. Tuttavia, va benissimo se la tua soluzione è lenta per facilitare i puzzle.

Non ti è permesso avere un programma non deterministico . Puoi usare un generatore di numeri casuali, ma il seme del generatore dovrebbe essere corretto. Questa regola serve a garantire che le misurazioni siano più precise e abbiano una minore varianza. (Grazie a Peter Taylor per l'informazione)

Non è consentito utilizzare risorse esterne o richieste Web durante il runtime del programma. Tutto dovrebbe essere autonomo. Ciò non si applica alle librerie e ai pacchetti installati, consentiti.

Altre informazioni

Se vuoi un altro set di test per verificare la tua soluzione, ecco 10000 Sudokus più facili . Ecco le loro soluzioni .

MD5: 3cb465ef6077c4fcab5bd6ae3bc50d62
SHA256:0bc8dda364db7b99f389b42383e37b411d9fa022204d124cb3c8959eba252f05

Se hai domande, sentiti libero di chiedere e cercherò di chiarire eventuali equivoci.

C ++ - punteggio ufficiale di 0.201s

L'uso di Tdoku ( codice ; design ; benchmarks ) fornisce questi risultati:

~ / tdoku $ lscpu | grep Model.name
Nome del modello: CPU Intel (R) Core (TM) i7-4930K a 3,40 GHz

~ / tdoku $ # build:
~ / tdoku $ CC = clang-8 CXX = clang ++ - 8 ./BUILD.sh
~ / tdoku $ clang -o risolvere esempio / risolvere.c build / libtdoku.a 

~ / tdoku $ # regola il formato di input:
~ / tdoku $ sed -e "s / 0 /./ g" all_17_clue_sudokus.txt> all_17_clue_sudokus.txt.in

~ / tdoku $ # risolvere:
~ / tdoku $ time ./solve 1 <all_17_clue_sudokus.txt.in> out.txt
0m0.241 reali
utente 0m0.229s
sys 0m0.012s

~ / tdoku $ # regola il formato di output e sha256sum:
~ / tdoku $ grep -v "^: 0: $" out.txt | sed -e "s /: 1: /, /" | tr. 0 | sha256sum
0bc8dda364db7b99f389b42383e37b411d9fa022204d124cb3c8959eba252f05 -

Tdoku è stato ottimizzato per le istanze difficili del Sudoku. Ma nota, contrariamente alla dichiarazione del problema, che 17 enigmi indizio sono ben lontani dal Sudoku più difficile. In realtà sono tra i più facili, con la maggioranza che non richiede alcun backtracking. Vedi alcuni degli altri set di dati di riferimento nel progetto Tdoku per i puzzle che in realtà sono difficili.

Nota anche che mentre Tdoku è il risolutore più veloce di cui sono a conoscenza per i puzzle difficili, non è il più veloce per i puzzle a 17 indizi. Per questi, penso che il più veloce sia questo progetto ruggine , un derivato di JCZSolve, che è stato ottimizzato per 17 indizi durante lo sviluppo. A seconda della piattaforma potrebbe essere il 5-25% più veloce di Tdoku per questi puzzle.

Node.js , punteggio ufficiale 8.231s 6.735s

Prende il nome del file come argomento. Il file di input potrebbe già contenere le soluzioni nel formato descritto nella sfida, nel qual caso il programma le confronterà con le proprie soluzioni.

I risultati vengono salvati in "sudoku.log" .

Codice

'use strict';

const fs = require('fs');

const BLOCK     = [];
const BLOCK_NDX = [];
const N_BIT     = [];
const ZERO      = [];
const BIT       = [];

console.time('Processing time');

init();

let filename = process.argv[2],
    puzzle = fs.readFileSync(filename).toString().split('\n'),
    len = puzzle.shift(),
    output = len + '\n';

console.log("File '" + filename + "': " + len + " puzzles");

// solve all puzzles
puzzle.forEach((p, i) => {
  let sol, res;

  [ p, sol ] = p.split(',');

  if(p.length == 81) {
    if(!(++i % 2000)) {
      console.log((i * 100 / len).toFixed(1) + '%');
    }
    if(!(res = solve(p))) {
      throw "Failed on puzzle " + i;
    }
    if(sol && res != sol) {
      throw "Invalid solution for puzzle " + i;
    }
    output += p + ',' + res + '\n';
  }
});

// results
console.timeEnd('Processing time');
fs.writeFileSync('sudoku.log', output);
console.log("MD5 = " + require('crypto').createHash('md5').update(output).digest("hex"));

// initialization of lookup tables
function init() {
  let ptr, x, y;

  for(x = 0; x < 0x200; x++) {
    N_BIT[x] = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8].reduce((s, n) => s + (x >> n & 1), 0);
    ZERO[x] = ~x & -~x;
  }

  for(x = 0; x < 9; x++) {
    BIT[1 << x] = x;
  }

  for(ptr = y = 0; y < 9; y++) {
    for(x = 0; x < 9; x++, ptr++) {
      BLOCK[ptr] = (y / 3 | 0) * 3 + (x / 3 | 0);
      BLOCK_NDX[ptr] = (y % 3) * 3 + x % 3;
    }
  }
}

// solver
function solve(p) {
  let ptr, x, y, v,
      count = 81,
      m = Array(81).fill(-1),
      row = Array(9).fill(0),
      col = Array(9).fill(0),
      blk = Array(9).fill(0);

  // helper function to check and play a move
  function play(stack, x, y, n) {
    let p = y * 9 + x;

    if(~m[p]) {
      if(m[p] == n) {
        return true;
      }
      undo(stack);
      return false;
    }

    let msk, b;

    msk = 1 << n;
    b = BLOCK[p];

    if((col[x] | row[y] | blk[b]) & msk) {
      undo(stack);
      return false;
    }
    count--;
    col[x] ^= msk;
    row[y] ^= msk;
    blk[b] ^= msk;
    m[p] = n;
    stack.push(x << 8 | y << 4 | n);

    return true;
  }

  // helper function to undo all moves on the stack
  function undo(stack) {
    stack.forEach(v => {
      let x = v >> 8,
          y = v >> 4 & 15,
          p = y * 9 + x,
          b = BLOCK[p];

      v = 1 << (v & 15);

      count++;
      col[x] ^= v;
      row[y] ^= v;
      blk[b] ^= v;
      m[p] = -1;
    });
  }

  // convert the puzzle into our own format
  for(ptr = y = 0; y < 9; y++) {
    for(x = 0; x < 9; x++, ptr++) {
      if(~(v = p[ptr] - 1)) {
        col[x] |= 1 << v;
        row[y] |= 1 << v;
        blk[BLOCK[ptr]] |= 1 << v;
        count--;
        m[ptr] = v;
      }
    }
  }

  // main recursive search function
  let res = (function search() {
    // success?
    if(!count) {
      return true;
    }

    let ptr, x, y, v, n, max, best,
        k, i, stack = [],
        dCol = Array(81).fill(0),
        dRow = Array(81).fill(0),
        dBlk = Array(81).fill(0),
        b, v0;

    // scan the grid:
    // - keeping track of where each digit can go on a given column, row or block
    // - looking for a cell with the fewest number of legal moves
    for(max = ptr = y = 0; y < 9; y++) {
      for(x = 0; x < 9; x++, ptr++) {
        if(m[ptr] == -1) {
          v = col[x] | row[y] | blk[BLOCK[ptr]];
          n = N_BIT[v];

          // abort if there's no legal move on this cell
          if(n == 9) {
            return false;
          }

          // update dCol[], dRow[] and dBlk[]
          for(v0 = v ^ 0x1FF; v0;) {
            b = v0 & -v0;
            dCol[x * 9 + BIT[b]] |= 1 << y;
            dRow[y * 9 + BIT[b]] |= 1 << x;
            dBlk[BLOCK[ptr] * 9 + BIT[b]] |= 1 << BLOCK_NDX[ptr];
            v0 ^= b;
          }

          // update the cell with the fewest number of moves
          if(n > max) {
            best = {
              x  : x,
              y  : y,
              ptr: ptr,
              msk: v
            };
            max = n;
          }
        }
      }
    }

    // play all forced moves (unique candidates on a given column, row or block)
    // and make sure that it doesn't lead to any inconsistency
    for(k = 0; k < 9; k++) {
      for(n = 0; n < 9; n++) {
        if(N_BIT[dCol[k * 9 + n]] == 1) {
          i = BIT[dCol[k * 9 + n]];

          if(!play(stack, k, i, n)) {
            return false;
          }
        }

        if(N_BIT[dRow[k * 9 + n]] == 1) {
          i = BIT[dRow[k * 9 + n]];

          if(!play(stack, i, k, n)) {
            return false;
          }
        }

        if(N_BIT[dBlk[k * 9 + n]] == 1) {
          i = BIT[dBlk[k * 9 + n]];

          if(!play(stack, (k % 3) * 3 + i % 3, (k / 3 | 0) * 3 + (i / 3 | 0), n)) {
            return false;
          }
        }
      }
    }

    // if we've played at least one forced move, do a recursive call right away
    if(stack.length) {
      if(search()) {
        return true;
      }
      undo(stack);
      return false;
    }

    // otherwise, try all moves on the cell with the fewest number of moves
    while((v = ZERO[best.msk]) < 0x200) {
      col[best.x] ^= v;
      row[best.y] ^= v;
      blk[BLOCK[best.ptr]] ^= v;
      m[best.ptr] = BIT[v];
      count--;

      if(search()) {
        return true;
      }

      count++;
      m[best.ptr] = -1;
      col[best.x] ^= v;
      row[best.y] ^= v;
      blk[BLOCK[best.ptr]] ^= v;

      best.msk ^= v;
    }

    return false;
  })();

  return res ? m.map(n => n + 1).join('') : false;
}

// debugging
function dump(m) {
  let x, y, c = 81, s = '';

  for(y = 0; y < 9; y++) {
    for(x = 0; x < 9; x++) {
      s += (~m[y * 9 + x] ? (c--, m[y * 9 + x] + 1) : '-') + (x % 3 < 2 || x == 8 ? ' ' : ' | ');
    }
    s += y % 3 < 2 || y == 8 ? '\n' : '\n------+-------+------\n';
  }
  console.log(c);
  console.log(s);
}

Esempio di output

Testato su un Intel Core i7 7500U a 2,70 GHz.

Python 3 (con DLX ) 4 min 46.870s punteggio ufficiale

(i7-3610QM single core qui)

Ovviamente battibile con un linguaggio compilato come C, e facendo uso del threading, ma è un inizio ...

sudokuè un modulo che ho inserito su github (copiato in fondo a questo post) che utilizza dlxsotto il cofano.

#!/usr/bin/python
import argparse
import gc
import sys
from timeit import timeit

from sudoku import Solver

def getSolvers(filePath):
    solvers = []
    with open(filePath, 'r') as inFile:
        for line in inFile:
            content = line.rstrip()
            if len(content) == 81 and content.isdigit():
                solvers.append(Solver(content))
    return solvers

def solve(solvers):
    for solver in solvers:
        yield next(solver.genSolutions())

if __name__ == '__main__':
    parser = argparse.ArgumentParser(description='Time or print solving of some sudoku.')
    parser.add_argument('filePath',
                        help='Path to the file containing proper sudoku on their own lines as 81 digits in row-major order with 0s as blanks')
    parser.add_argument('-p', '--print', dest='printEm', action='store_true',
                        default=False,
                        help='print solutions in the same fashion as the input')
    parser.add_argument('-P', '--pretty', dest='prettyPrintEm', action='store_true',
                        default=False,
                        help='print inputs and solutions formatted for human consumption')
    args = parser.parse_args()

    if args.printEm or args.prettyPrintEm:
        solvers = getSolvers(args.filePath)
        print(len(solvers))
        for solver, solution in zip(solvers, solve(solvers)):
            if args.prettyPrintEm:
                print(solver)
                print(solution)
            else:
                print('{},{}'.format(solver.representation(noneCharacter='0'), solution.representation()))
    else:
        setup = '''\
from __main__ import getSolvers, solve, args, gc
gc.disable()
solvers = getSolvers(args.filePath)'''
        print(timeit("for solution in solve(solvers): pass", setup=setup, number=1))

uso

• Installa Python 3
• Salva sudoku.pyda qualche parte sul tuo percorso (dal link dell'hub git o copialo dal basso)
• Salva il codice sopra come testSolver.pyda qualche parte sul tuo percorso
• Installa dlx:

python -m pip installa dlx

• Eseguilo (dal modo in cui consuma memoria come se passasse di moda)

utilizzo: testSolver.py [-h] [-p] [-P] filePath

Risoluzione del tempo o della stampa di alcuni sudoku.

argomenti posizionali:
  filePath Percorso del file contenente il sudoku corretto sulla propria riga
                come 81 cifre in ordine di riga maggiore con 0 come spazi vuoti

argomenti opzionali:
  -h, --help mostra questo messaggio di aiuto ed esce
  -p, --print soluzioni di stampa nello stesso modo dell'input
  -P, --pretty input di stampa e soluzioni formattate per il consumo umano

Inoltra l'output come richiesto nelle specifiche della sfida a un file se necessario:

python testSolver.py -p input_file_path> output_file_path

sudoku.py (sì, ci sono funzionalità extra qui oltre alla risoluzione)

import dlx
from itertools import permutations, takewhile
from random import choice, shuffle

'''
A 9 by 9 sudoku solver.
'''
_N = 3
_NSQ = _N**2
_NQU = _N**4
_VALID_VALUE_INTS = list(range(1, _NSQ + 1))
_VALID_VALUE_STRS = [str(v) for v in _VALID_VALUE_INTS]
_EMPTY_CELL_CHAR = '·'

# The following are mutually related by their ordering, and define ordering throughout the rest of the code. Here be dragons.
#
_CANDIDATES = [(r, c, v) for r in range(_NSQ) for c in range(_NSQ) for v in range(1, _NSQ + 1)]
_CONSTRAINT_INDEXES_FROM_CANDIDATE = lambda r, c, v: [ _NSQ * r + c, _NQU + _NSQ * r + v - 1, _NQU * 2 + _NSQ * c + v - 1, _NQU * 3 + _NSQ * (_N * (r // _N) + c // _N) + v - 1]
_CONSTRAINT_FORMATTERS =                             [ "R{0}C{1}"  , "R{0}#{1}"                , "C{0}#{1}"                   , "B{0}#{1}"]
_CONSTRAINT_NAMES = [(s.format(a, b + (e and 1)), dlx.DLX.PRIMARY) for e, s in enumerate(_CONSTRAINT_FORMATTERS) for a in range(_NSQ) for b in range(_NSQ)]
_EMPTY_GRID_CONSTRAINT_INDEXES = [_CONSTRAINT_INDEXES_FROM_CANDIDATE(r, c, v) for (r, c, v) in _CANDIDATES]
#
# The above are mutually related by their ordering, and define ordering throughout the rest of the code. Here be dragons.


class Solver:
    def __init__(self, representation=''):
        if not representation or len(representation) != _NQU:
            self._complete = False
            self._NClues = 0
            self._repr = [None]*_NQU # blank grid, no clues - maybe to extend to a generator by overriding the DLX column selection to be stochastic.
        else:
            nClues = 0
            repr = []
            for value in representation:
                if not value:
                    repr.append(None)
                elif isinstance(value, int) and 1 <= value <= _NSQ:
                    nClues += 1
                    repr.append(value)
                elif value in _VALID_VALUE_STRS:
                    nClues += 1
                    repr.append(int(value))
                else:
                    repr.append(None)
            self._complete = nClues == _NQU
            self._NClues = nClues
            self._repr = repr

    def genSolutions(self, genSudoku=True, genNone=False, dlxColumnSelctor=None):
        '''
        if genSudoku=False, generates each solution as a list of cell values (left-right, top-bottom)
        '''
        if self._complete:
            yield self
        else:
            self._initDlx()
            dlxColumnSelctor = dlxColumnSelctor or dlx.DLX.smallestColumnSelector
            if genSudoku:
                for solution in self._dlx.solve(dlxColumnSelctor):
                    yield Solver([v for (r, c, v) in sorted([self._dlx.N[i] for i in solution])])
            elif genNone:
                for solution in self._dlx.solve(dlxColumnSelctor):
                    yield
            else:
                for solution in self._dlx.solve(dlxColumnSelctor):
                    yield [v for (r, c, v) in sorted([self._dlx.N[i] for i in solution])]

    def uniqueness(self, returnSolutionIfProper=False):
        '''
        Returns: 0 if unsolvable;
                 1 (or the unique solution if returnSolutionIfProper=True) if uniquely solvable; or
                 2 if multiple possible solutions exist
        - a 'proper' sudoku is uniquely solvable.
        '''
        slns = list(takewhile(lambda t: t[0] < 2, ((i, sln) for i, sln in enumerate(self.genSolutions(genSudoku=returnSolutionIfProper, genNone=not returnSolutionIfProper)))))
        uniqueness = len(slns)
        if returnSolutionIfProper and uniqueness == 1:
            return slns[0][1]
        else:
            return uniqueness

    def representation(self, asString=True, noneCharacter='.'):
        if asString:
            return ''.join([v and str(_VALID_VALUE_STRS[v - 1]) or noneCharacter for v in self._repr])
        return self._repr[:]

    def __repr__(self):
        return display(self._repr)

    def _initDlx(self):
        self._dlx = dlx.DLX(_CONSTRAINT_NAMES)
        rowIndexes = self._dlx.appendRows(_EMPTY_GRID_CONSTRAINT_INDEXES, _CANDIDATES)
        for r in range(_NSQ):
            for c in range(_NSQ):
                v = self._repr[_NSQ * r + c]
                if v is not None:
                    self._dlx.useRow(rowIndexes[_NQU * r + _NSQ * c + v - 1])


_ROW_SEPARATOR_COMPACT = '+'.join(['-' * (2 * _N + 1) for b in range(_N)])[1:-1] + '\n'
_ROW_SEPARATOR = ' ·-' + _ROW_SEPARATOR_COMPACT[:-1] + '-·\n'
_TOP_AND_BOTTOM = _ROW_SEPARATOR.replace('+', '·')

_ROW_LABELS = ['A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G', 'H', 'J']
_COL_LABELS = ['1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9']
_COLS_LABEL = ' ' + ' '.join([i % _N == 0 and '  ' + l or l for i, l in enumerate(_COL_LABELS)]) + '\n'


def display(representation, conversion=None, labelled=True):
    result = ''
    raw = [conversion[n or 0] for n in representation] if conversion else representation
    if labelled:
        result += _COLS_LABEL + _TOP_AND_BOTTOM
        rSep = _ROW_SEPARATOR
    else:
        rSep = _ROW_SEPARATOR_COMPACT
    for r in range(_NSQ):
        if r > 0 and r % _N == 0:
            result += rSep
        for c in range(_NSQ):
            if c % _N == 0:
                if c == 0:
                    if labelled:
                        result += _ROW_LABELS[r] + '| '
                else:
                    result += '| '
            result += str(raw[_NSQ * r + c] or _EMPTY_CELL_CHAR) + ' '
        if labelled:
            result += '|'
        result += '\n'
    if labelled:
        result += _TOP_AND_BOTTOM
    else:
        result = result[:-1]
    return result

def permute(representation):
    '''
    returns a random representation from the given representation's equivalence class
    '''
    rows = [list(representation[i:i+_NSQ]) for i in range(0, _NQU, _NSQ)]
    rows = permuteRowsAndBands(rows)
    rows = [[r[i] for r in rows] for i in range(_NSQ)]
    rows = permuteRowsAndBands(rows)
    pNumbers = [str(i) for i in range(1, _NSQ + 1)]
    shuffle(pNumbers)
    return ''.join(''.join([pNumbers[int(v) - 1] if v.isdigit() and v != '0' else v for v in r]) for r in rows)

def permuteRowsAndBands(rows):
    bandP = choice([x for x in permutations(range(_N))])
    rows = [rows[_N * b + r] for b in bandP for r in range(_N)]
    for band in range(0, _NSQ, _N):
        rowP = choice([x for x in permutations([band + i for i in range(_N)])])
        rows = [rows[rowP[i % _N]] if i // _N == band else rows[i] for i in range(_NSQ)]
    return rows


def getRandomSolvedStateRepresentation():
    return permute('126459783453786129789123456897231564231564897564897231312645978645978312978312645')


def getRandomSudoku():
    r = getRandomSolvedStateRepresentation()
    s = Solver(r)
    indices = list(range(len(r)))
    shuffle(indices)
    for i in indices:
        ns = Solver(s._repr[:i] + [None] + s._repr[i+1:])
        if ns.uniqueness() == 1:
            s = ns
    return s


if __name__ == '__main__':
    print('Some example useage:')
    inputRepresentation = '..3......4......2..8.12...6.........2...6...7...8.7.31.1.64.9..6.5..8...9.83...4.'
    print('>>> s = Solver({})'.format(inputRepresentation))
    s = Solver(inputRepresentation)
    print('>>> s')
    print(s)
    print('>>> print(s.representation())')
    print(s.representation())
    print('>>> print(display(s.representation(), labelled=False))')
    print(display(s.representation(), labelled=False))
    print('>>> for solution in s.genSolutions(): solution')
    for solution in s.genSolutions(): print(solution)
    inputRepresentation2 = inputRepresentation[:2] + '.' + inputRepresentation[3:]
    print('>>> s.uniqueness()')
    print(s.uniqueness())
    print('>>> s2 = Solver({})  # removed a clue; this has six solutions rather than one'.format(inputRepresentation2))
    s2 = Solver(inputRepresentation2)
    print('>>> s2.uniqueness()')
    print(s2.uniqueness())
    print('>>> for solution in s2.genSolutions(): solution')
    for solution in s2.genSolutions(): print(solution)
    print('>>> s3 = getRandomSudoku()')
    s3 = getRandomSudoku()
    print('>>> s3')
    print(s3)
    print('>>> for solution in s3.genSolutions(): solution')
    for solution in s3.genSolutions(): print(solution)

Python 3 + Z3 - 10min 45.657s punteggio ufficiale

circa 1000s sul mio laptop.

import time
start = time.time()

import z3.z3 as z3
import itertools
import datetime
import sys

solver = z3.Solver()
ceils = [[None] * 9 for i in range(9)]

for row in range(9):
    for col in range(9):
        name = 'c' + str(row * 9 + col)
        ceil = z3.BitVec(name, 9)
        solver.add(z3.Or(
            ceil == 0b000000001,
            ceil == 0b000000010,
            ceil == 0b000000100,
            ceil == 0b000001000,
            ceil == 0b000010000,
            ceil == 0b000100000,
            ceil == 0b001000000,
            ceil == 0b010000000,
            ceil == 0b100000000
        ))
        solver.add(ceil != 0)
        ceils[row][col] = ceil
for i in range(9):
    for j in range(9):
        for k in range(9):
            if j == k: continue
            solver.add(ceils[i][j] & ceils[i][k] == 0)
            solver.add(ceils[j][i] & ceils[k][i] == 0)
            row, col = i // 3 * 3, i % 3 * 3
            solver.add(ceils[row + j // 3][col + j % 3] & ceils[row + k // 3][col + k % 3] == 0)

row_col = list(itertools.product(range(9), range(9)))
lookup = { 1 << i: str(i + 1) for i in range(9) }

def solve(line):
    global solver, output, row_col, ceils, lookup
    solver.push()
    for value, (row, col) in zip(line, row_col):
        val = ord(value) - 48
        if val == 0: continue
        solver.add(ceils[row][col] == 1 << (val - 1))

    output = []
    if solver.check() == z3.sat:
        model = solver.model()
        for row in range(9):
            for col in range(9):
                val = model[ceils[row][col]].as_long()
                output.append(lookup[val])
    solver.pop()

    return ''.join(output)

count = int(input())
print(count)
for i in range(count):
    if i % 1000 == 0:
        sys.stderr.write(str(i) + '\n')
    line = input()
    print(line + "," + solve(line))
end = time.time()

sys.stderr.write(str(end - start))

Installa dipendenza

pip install z3-solver

Correre

python3 solving.py <in.txt> out.txt

Non sono sicuro di come migliorare le sue prestazioni, dal momento che ha risolto magicamente ...

C - 2.228s 1.690s score ufficiale

basato su @ Arnauld's

#include<fcntl.h>
#define O const
#define R return
#define S static
#define  $(x,y...)if(x){y;}
#define  W(x,y...)while(x){y;}
#define fi(x,y...)for(I i=0,_n=(x);i<_n;i++){y;}
#define fj(x,y...)for(I j=0,_n=(x);j<_n;j++){y;}
#define fp81(x...)for(I p=0;p<81;p++){x;}
#define  fq3(x...)for(I q=0;q<3;q++){x;}
#define fij9(x...){fi(9,fj(9,x))}
#define m0(x)m0_((V*)(x),sizeof(x));
#define popc(x)__builtin_popcount(x)
#define ctz(x)__builtin_ctz(x)
#include<sys/syscall.h>
#define sc(f,x...)({L u;asm volatile("syscall":"=a"(u):"0"(SYS_##f)x:"cc","rcx","r11","memory");u;})
#define sc1(f,x)    sc(f,,"D"(x))
#define sc2(f,x,y)  sc(f,,"D"(x),"S"(y))
#define sc3(f,x,y,z)sc(f,,"D"(x),"S"(y),"d"(z))
#define wr(a...)sc3(write,a)
#define op(a...)sc3( open,a)
#define cl(a...)sc1(close,a)
#define fs(a...)sc2(fstat,a)
#define ex(a...)sc1( exit,a)
#define mm(x,y,z,t,u,v)({register L r10 asm("r10")=t,r8 asm("r8")=u,r9 asm("r9")=v;\
                         (V*)sc(mmap,,"D"(x),"S"(y),"d"(z),"r"(r10),"r"(r8),"r"(r9));})
typedef void V;typedef char C;typedef short H;typedef int I;typedef long long L;
S C BL[81],KL[81],IJK[81][3],m[81],t_[81-17],*t;S H rcb[3][9],cnt;
S V*mc(V*x,O V*y,L n){C*p=x;O C*q=y;fi(n,*p++=*q++)R x;}S V m0_(C*p,L n){fi(n,*p++=0);}
S I undo(C*t0){cnt+=t-t0;W(t>t0,C p=*--t;H v=1<<m[p];fq3(rcb[q][IJK[p][q]]^=v)m[p]=-1)R 0;}
S I play(C p,H v){$(m[p]>=0,R 1<<m[p]==v)I w=0;fq3(w|=rcb[q][IJK[p][q]])$(w&v,R 0)cnt--;
                  fq3(rcb[q][IJK[p][q]]^=v);m[p]=ctz(v);*t++=p;R 1;}
S I f(){$(!cnt,R 1)C*t0=t;H max=0,bp,bv,d[9][9][4];m0(d);
 fij9(I p=i*9+j;$(m[p]<0,
  I v=0;fq3(v|=rcb[q][IJK[p][q]])I w=v^511;$(!w,R 0)H g[]={1<<j,1<<i,1<<BL[p]};
  do{I z=ctz(w);w&=w-1;fq3(d[IJK[p][q]][z][q]|=g[q]);}while(w);
  I n=popc(v);$(max<n,max=n;bp=p;bv=v)))
 fij9(I u=d[i][j][0];$(popc(u)==1,I l=ctz(u);$(!play(   i*9+l ,1<<j),R undo(t0)))
        u=d[i][j][1];$(popc(u)==1,I l=ctz(u);$(!play(   l*9+i ,1<<j),R undo(t0)))
        u=d[i][j][2];$(popc(u)==1,I l=ctz(u);$(!play(KL[i*9+l],1<<j),R undo(t0))))
 $(t-t0,R f()||undo(t0))
 W(1,I v=1<<ctz(~bv);$(v>511,R 0)fq3(rcb[q][IJK[bp][q]]^=v)m[bp]=ctz(v);cnt--;$(f(),R 1)
     cnt++;m[bp]=-1;fq3(rcb[q][IJK[bp][q]]^=v)bv^=v)
 R 0;}
asm(".globl _start\n_start:pop %rdi\nmov %rsp,%rsi\njmp main");
V main(I ac,C**av){$(ac!=2,ex(2))
 fij9(I p=i*9+j;BL[p]=i%3*3+j%3;KL[p]=(i/3*3+j/3)*9+BL[p];IJK[p][0]=i;IJK[p][1]=j;IJK[p][2]=i/3*3+j/3)
 I d=op(av[1],0,0);struct stat h;fs(d,&h);C*s0=mm(0,h.st_size,1,0x8002,d,0),*s=s0;cl(d); //in
 C*r0=mm(0,2*h.st_size,3,0x22,-1,0),*r=r0; //out
 I n=0;W(*s!='\n',n*=10;n+=*s++-'0')s++;mc(r,s0,s-s0);r+=s-s0;
 fi(n,m0(rcb);cnt=81;t=t_;$(s[81]&&s[81]!='\n',ex(3))mc(r,s,81);r+=81;*r++=',';
      fp81(I v=m[p]=*s++-'1';$(v>=0,v=1<<v;fq3(rcb[q][IJK[p][q]]|=v)cnt--))
      s++;$(!f(),ex(4))fp81(r[p]=m[p]+'1')r+=81;*r++='\n')
 wr(1,r0,r-r0);ex(0);}

compilare ed eseguire:

gcc -O3 -march=native -nostdlib -ffreestanding
time ./a.out all_17_clue_sudokus.txt | md5sum

C - 12min punteggio ufficiale di 28.374s

funziona per circa 30m 15m sul mio i5-7200U e produce l'hash md5 corretto

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<sys/time.h>
#define B break
#define O const
#define P printf
#define R return
#define S static
#define $(x,y...)  if(x){y;}
#define E(x...)    else{x;}
#define W(x,y...)  while(x){y;}
#define fi(x,y...) for(I i=0,_n=(x);i<_n;i++){y;}
#define fj(x,y...) for(I j=0,_n=(x);j<_n;j++){y;}
typedef void V;typedef char C;typedef short H;typedef int I;typedef long long L;
S C h[81][20]; //h[i][0],h[i][1],..,h[i][19] are the squares that clash with square i
S H a[81]      //a[i]: bitmask of possible choices; initially one of 1<<0, 1<<1 .. 1<<8, or 511 (i.e. nine bits set)
   ,b[81];     //b[i]: negated bitmask of impossible chioces; once we know square i has value v, b[i] becomes ~(1<<v)
S I f(){ //f:recursive solver
 I p=-1; //keep track of the popcount (number of 1 bits) in a
 W(1,I q=0;                                         //simple non-recursive deductions:
     fi(81,fj(20,a[i]&=b[h[i][j]])                  // a[i] must not share bits with its clashing squares
           $(!(a[i]&a[i]-1),$(!a[i],R 0)b[i]=~a[i]) // if a[i] has one bit left, update b[i].  if a[i]=0, we have a contradiction
           q+=__builtin_popcount(a[i]))             // compute new popcount
     $(p==q,B)p=q;)                                 // if the popcount of a[] changed, try to do more deductions
 I k=-1,mc=10;fi(81,$(b[i]==-1,I c=__builtin_popcount(a[i]);$(c<mc,k=i;mc=c;$(c==2,B)))) //find square with fewest options left
 $(k==-1,R 1) //if there isn't any such, we're done - success! otherwise k is that square
 fi(9,$(a[k]&1<<i,H a0[81],b0[81];                                        //try different values for square k
                  memcpy(a0,a,81*sizeof(*a));memcpy(b0,b,81*sizeof(*b));  // save a and b
                  a[k]=1<<i;b[k]=~a[k];$(f(),R 1)                         // set square k and make a recursive call
                  memcpy(a,a0,81*sizeof(*a));memcpy(b,b0,81*sizeof(*b)))) // restore a and b
 R 0;}
S L tm(){struct timeval t;gettimeofday(&t,0);R t.tv_sec*1000000+t.tv_usec;} //current time in microseconds
I main(){L t=0;I n;scanf("%d",&n);P("%d\n",n);
 fi(81,L l=0;fj(81,$(i!=j&&(i%9==j%9||i/9==j/9||(i/27==j/27&&i%9/3==j%9/3)),h[i][l++]=j))) //precompute h
 fi(n,S C s[82];scanf("%s",s);printf("%s,",s);                        //i/o and loop over puzzles
      fj(81,a[j]=s[j]=='0'?511:1<<(s[j]-'1');b[j]=s[j]=='0'?-1:~a[j]) //represent '1' .. '9' as 1<<0 .. 1<<8, and 0 as 511
      t-=tm();I r=f();t+=tm();                                        //measure time only for the solving function
      $(!r,P("can't solve\n");exit(1))                                //shouldn't happen
      fj(81,s[j]=a[j]&a[j]-1?'0':'1'+__builtin_ctz(a[j]))             //1<<0 .. 1<<8 to '1' .. '9'
      P("%s\n",s))                                                    //output
 fflush(stdout);dprintf(2,"time:%lld microseconds\n",t);R 0;}         //print self-measured time to stderr so it doesn't affect stdout's md5

compilare (preferibilmente con clang v6) ed eseguire:

clang -O3 -march=native a.c
time ./a.out <all_17_clue_sudokus.txt | tee o.txt | nl
md5sum o.txt

Java - punteggio ufficiale 4.056s

L'idea principale di ciò è di non allocare memoria quando non è necessaria. L'unica eccezione sono le primitive, che dovrebbero comunque essere ottimizzate dal compilatore. Tutto il resto viene archiviato come maschere e matrici di operazioni eseguite in ogni passaggio, che può essere annullato al completamento del passaggio di ricorsione.

Circa la metà di tutti i sudoku viene risolta completamente senza tornare indietro, ma se spingo quel numero più in alto il tempo complessivo sembra essere più lento. Sto pianificando di riscriverlo in C ++ e di ottimizzarlo ulteriormente, ma questo risolutore sta diventando un colosso.

Volevo implementare più cache possibile, il che porta ad alcuni problemi. Ad esempio, se ci sono due celle sulla stessa riga che possono avere solo il numero 6, allora abbiamo raggiunto un caso impossibile e dovremmo tornare al backtracking. Ma dal momento che ho calcolato tutte le opzioni in un unico passaggio e quindi ho inserito i numeri nelle celle con una sola possibilità, non ho verificato due volte che avevo inserito un numero nella stessa riga poco prima. Questo ha portato a soluzioni impossibili.

Con tutto ciò che è contenuto negli array definiti nella parte superiore, l'utilizzo della memoria del risolutore effettivo è di circa 216 kB. La parte principale dell'utilizzo della memoria proviene dall'array contenente tutti i puzzle e dai gestori I / O in Java.

EDIT : ho una versione che è tradotta in C ++ ora, ma non è molto più veloce. Il tempo ufficiale è di circa 3,5 secondi, il che non è un grande miglioramento. Penso che il problema principale con la mia implementazione sia che mantengo le mie maschere come array anziché come maschere di bit. Proverò ad analizzare la soluzione di Arnauld per vedere cosa si può fare per migliorarla.

import java.util.HashMap;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.io.IOException;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.File;
import java.io.PrintWriter;

public class Sudoku {   

    final private int[] unsolvedBoard;
    final private int[] solvedBoard; 
    final private int[][] neighbors;
    final private int[][] cells;

    private static int[] clues;
    final private int[][] mask;
    final private int[] formattedMask;
    final private int[][] placedMask;
    final private boolean[][][] lineMask;
    final private int[] lineCounters;
    final private int[][] sectionCounters;
    final private int[][] sectionMask;

    private int easySolved;
    private boolean isEasy;
    private int totEasy;
    private int placedNumbers;
    public long totTime = 0;
    private boolean solutionFound;
    public long lastPrint;
    private boolean shouldPrint;
    private boolean isImpossible = false;

    public Sudoku() {
        mask = new int[81][9];
        formattedMask = new int[81];
        placedMask = new int[64][64];
        lineMask = new boolean[64][81][9];
        sectionCounters = new int[9][27];
        sectionMask = new int[9][27];
        lineCounters = new int[64];
        neighbors = new int[81][20];
        unsolvedBoard = new int[81];
        solvedBoard = new int[81];
        cells = new int[][] {{0 ,1 ,2 ,9 ,10,11,18,19,20},
                             {3 ,4 ,5 ,12,13,14,21,22,23},
                             {6 ,7 ,8 ,15,16,17,24,25,26},
                             {27,28,29,36,37,38,45,46,47},
                             {30,31,32,39,40,41,48,49,50},
                             {33,34,35,42,43,44,51,52,53},
                             {54,55,56,63,64,65,72,73,74},
                             {57,58,59,66,67,68,75,76,77},
                             {60,61,62,69,70,71,78,79,80}};
    }

    final public long solveSudoku(int[] board, int clue) {

        long t1 = 0,t2 = 0;
        t1 = System.nanoTime();
        System.arraycopy(board, 0, unsolvedBoard, 0, 81);
        System.arraycopy(board, 0, solvedBoard, 0, 81);

        placedNumbers = 0;
        solutionFound = false;
        isEasy = true;
        isImpossible = false;

        for (int[] i : mask) {
            Arrays.fill(i, 0);
        }

        for (boolean[][] i : lineMask) {
            for (boolean[] j : i) {
                Arrays.fill(j, false);
            }
        }

        for (int i = 0; i < 81; i++) {
            if (solvedBoard[i] != -1) {
                put(i, solvedBoard[i]);
                placedNumbers++;
            }
        }

        solve(0, 0);
        t2 = System.nanoTime();
        easySolved += isEasy ? 1 : 0;

        if (solutionFound && placedNumbers == 81) {
            totTime += t2-t1;
            if (shouldPrint || t2-t1 > 5*1_000_000_000L) {
                System.out.print(String.format(
                    "Solution from %2d clues found in %7s", 
                    clue, 
                    printTime(t1, t2)
                ));
                shouldPrint = false;
                if (t2-t1 > 1*1000_000_000L) {
                    System.out.println();
                    display2(board, solvedBoard);
                }
            }
        } else {
            System.out.println("No solution");
            display2(unsolvedBoard, solvedBoard);
            return -1;
        }
        return t2 - t1;
    }

    final private void solve(int v, int vIndex) {

        lineCounters[vIndex] = 0;
        int easyIndex = placeEasy(vIndex);

        if (isImpossible) {
            resetEasy(vIndex, easyIndex);
            resetLineMask(vIndex);
            return;
        }

        if (placedNumbers == 81) {
            solutionFound = true;
            return;
        }
        // if (true) {
            // return;
        // }

        // either get the next empty cell
        // while (v < 81 && solvedBoard[v] >= 0) {
            // v++;
        // }
        // or get the cell with the fewest options
        generateFormattedMasks();
        int minOptions = 9;
        for (int i = 0; i < 81; i++) {
            int options = formattedMask[i] & 0xffff;
            if (options > 0 && options < minOptions) {
                minOptions = options;
                v = i;
            }
            if (options == 0 && solvedBoard[i] == -1) {
                isImpossible = true;
            }
        }
        if (!isImpossible) {
            for (int c = 0; c < 9; c++) {
                if (isPossible(v, c)) {
                    isEasy = false;
                    put(v, c);
                    placedNumbers++;
                    solve(v + 1, vIndex + 1); 
                    if (solutionFound) {
                        return;
                    }
                    unput(v, c);
                    placedNumbers--;
                }
            }
        }
        resetEasy(vIndex, easyIndex);
        resetLineMask(vIndex);
    }

    final private void resetEasy(int vIndex, int easyIndex) {
        for (int i = 0; i < easyIndex; i++) {
            int tempv2 = placedMask[vIndex][i];
            int c2 = solvedBoard[tempv2];
            unput(tempv2, c2);
            placedNumbers--;
        }
    }

    final private void resetLineMask(int vIndex) {
        if (lineCounters[vIndex] > 0) {
            for (int i = 0; i < 81; i++) {
                for (int c = 0; c < 9; c++) {
                    if (lineMask[vIndex][i][c]) {
                        enable(i, c);
                        lineMask[vIndex][i][c] = false;
                    }
                }
            }
        }       
        isImpossible = false;
    }

    final private int placeEasy(int vIndex) {
        int easyIndex = 0;
        int lastPlaced = 0, tempPlaced = 0, easyplaced = 0;
        int iter = 0;
        while (placedNumbers > lastPlaced+1) {
            lastPlaced = placedNumbers;
            tempPlaced = 0;
            while (placedNumbers > tempPlaced + 5) {
                tempPlaced = placedNumbers;
                easyIndex = placeNakedSingles(vIndex, easyIndex);
                if (isImpossible) {
                    return easyIndex;
                }
            }

            tempPlaced = 0;
            while (placedNumbers < 55*1 && placedNumbers > tempPlaced + 2) {
                tempPlaced = placedNumbers;
                easyIndex = placeHiddenSingles(vIndex, easyIndex);
                if (isImpossible) {
                    return easyIndex;
                }
            }

            tempPlaced = 0;
            while (placedNumbers < 65*1 && placedNumbers > tempPlaced + 1) {
                tempPlaced = placedNumbers;
                easyIndex = placeNakedSingles(vIndex, easyIndex);
                if (isImpossible) {
                    return easyIndex;
                }
            }

            if (iter < 2 && placedNumbers < 55*1) {
                checkNakedTriples(vIndex);
            }
            if (placedNumbers < 45*1) {
                checkNakedDoubles(vIndex);
                identifyLines(vIndex);
            }
            iter++;
        }
        return easyIndex;
    }

    final private int placeNakedSingles(int vIndex, int easyIndex) {
        generateFormattedMasks();
        for (int tempv = 0; tempv < 81; tempv++) {
            int possibilities = formattedMask[tempv];
            if ((possibilities & 0xffff) == 1) {
                possibilities >>= 16;
                int c = 0;
                while ((possibilities & 1) == 0) {
                    possibilities >>= 1;
                    c++;
                }
                if (isPossible(tempv, c)) {
                    put(tempv, c);
                    placedMask[vIndex][easyIndex++] = tempv;
                    placedNumbers++;
                } else {
                    isImpossible = true;
                    return easyIndex;
                }
            } else if (possibilities == 0 && solvedBoard[tempv] == -1) {
                isImpossible = true;
                return easyIndex;
            }
        }
        return easyIndex;
    }


    final private int placeHiddenSingles(int vIndex, int easyIndex) {
        for (int[] i : sectionCounters) {
            Arrays.fill(i, 0);
        }

        for (int c = 0; c < 9; c++) {
            for (int v = 0; v < 81; v++) {
                if (isPossible(v, c)) {
                    int cell = 3 * (v / 27) + ((v / 3) % 3);
                    sectionCounters[c][v / 9]++;
                    sectionCounters[c][9 + (v % 9)]++;
                    sectionCounters[c][18 + cell]++;
                    sectionMask[c][v / 9] = v;
                    sectionMask[c][9 + (v % 9)] = v;
                    sectionMask[c][18 + cell] = v;
                }
            }

            int v;

            for (int i = 0; i < 9; i++) {
                if (sectionCounters[c][i] == 1) {
                    v = sectionMask[c][i];
                    if (isPossible(v, c)) {
                        put(v, c);
                        placedMask[vIndex][easyIndex++] = v;
                        placedNumbers++;
                        int cell = 3 * (v / 27) + ((v / 3) % 3);
                        sectionCounters[c][9 + (v%9)] = 9;
                        sectionCounters[c][18 + cell] = 9;
                    } else {
                        isImpossible = true;
                        return easyIndex;
                    }
                }
            }

            for (int i = 9; i < 18; i++) {
                if (sectionCounters[c][i] == 1) {
                    v = sectionMask[c][i];
                    if (isPossible(v, c)) {
                        put(v, c);
                        placedMask[vIndex][easyIndex++] = v;
                        int cell = 3 * (v / 27) + ((v / 3) % 3);
                        placedNumbers++;
                        sectionCounters[c][18 + cell]++;
                    } else {
                        isImpossible = true;
                        return easyIndex;
                    }
                }
            }


            for (int i = 18; i < 27; i++) {
                if (sectionCounters[c][i] == 1) {
                    v = sectionMask[c][i];
                    if (isPossible(v, c)) {
                        put(v, c);
                        placedMask[vIndex][easyIndex++] = v;
                        placedNumbers++;
                    } else {
                        isImpossible = true;
                        return easyIndex;
                    }
                }
            }

        }
        return easyIndex;
    }

    final private int getFormattedMask(int v) {
        if (solvedBoard[v] >= 0) {
            return 0;
        }
        int x = 0;
        int y = 0;
        for (int c = 8; c >= 0; c--) {
            x <<= 1;
            x += mask[v][c] == 0 ? 1 : 0;
            y += mask[v][c] == 0 ? 1 : 0;
        }
        x <<= 16;
        return x + y;
    }

    final private int getCachedMask(int v) {
        return formattedMask[v];
    }

    final private void generateFormattedMasks() {
        for (int i = 0; i < 81; i++) {
            formattedMask[i] = getFormattedMask(i);
        }
    }

    final private void generateFormattedMasks(int[] idxs) {
        for (int i : idxs) {
            formattedMask[i] = getFormattedMask(i);
        }
    }


    final private void checkNakedDoubles(int vIndex) {
        generateFormattedMasks();
        for (int i = 0; i < 81; i++) {
            int bitmask = formattedMask[i];
            if ((bitmask & 0xffff) == 2) {
                for (int j = i+1; j < (i/9+1)*9; j++) {
                    int bitmask_j = formattedMask[j];
                    if (bitmask == bitmask_j) {
                        bitmask >>= 16;
                        int c0, c1, k = 0;
                        while ((bitmask & 1) == 0) {
                            k++;
                            bitmask >>= 1;
                        }
                        c0 = k;
                        bitmask >>= 1;
                        k++;
                        while ((bitmask & 1) == 0) {
                            k++;
                            bitmask >>= 1;
                        }
                        c1 = k;
                        for (int cell = (i/9)*9; cell < (i/9+1)*9; cell++) {
                            if (cell != i && cell != j) {
                                if (!lineMask[vIndex][cell][c0]) {
                                    disable(cell, c0);
                                    lineMask[vIndex][cell][c0] = true;
                                    lineCounters[vIndex]++;
                                }
                                if (!lineMask[vIndex][cell][c1]) {
                                    disable(cell, c1);
                                    lineMask[vIndex][cell][c1] = true;
                                    lineCounters[vIndex]++;
                                }
                            }
                        }
                    }
                }
            }
        }

        for (int idx = 0; idx < 81; idx++) {
            int i = (idx%9)*9 + idx/9;
            int bitmask = formattedMask[i];
            if ((bitmask & 0xffff) == 2) {
                for (int j = i+9; j < 81; j += 9) {
                    int bitmask_j = formattedMask[j];
                    if (bitmask == bitmask_j) {
                        bitmask >>= 16;
                        int c0, c1, k = 0;
                        while ((bitmask & 1) == 0) {
                            k++;
                            bitmask >>= 1;
                        }
                        c0 = k;
                        bitmask >>= 1;
                        k++;
                        while ((bitmask & 1) == 0) {
                            k++;
                            bitmask >>= 1;
                        }
                        c1 = k;
                        for (int cell = i % 9; cell < 81; cell += 9) {
                            if (cell != i && cell != j) {
                                if (!lineMask[vIndex][cell][c0]) {
                                    disable(cell, c0);
                                    lineMask[vIndex][cell][c0] = true;
                                    lineCounters[vIndex]++;
                                }
                                if (!lineMask[vIndex][cell][c1]) {
                                    disable(cell, c1);
                                    lineMask[vIndex][cell][c1] = true;
                                    lineCounters[vIndex]++;
                                }
                            }
                        }
                    }
                }
            }
        }

        for (int idx = 0; idx < 9; idx++) {
            for (int i = 0; i < 9; i++) {
                int bitmask = formattedMask[cells[idx][i]];
                if ((bitmask & 0xffff) == 2) {
                    for (int j = i+1; j < 9; j++) {
                        int bitmask_j = formattedMask[cells[idx][j]];
                        if (bitmask == bitmask_j) {
                            bitmask >>= 16;
                            int c0, c1, k = 0;
                            while ((bitmask & 1) == 0) {
                                k++;
                                bitmask >>= 1;
                            }
                            c0 = k;
                            bitmask >>= 1;
                            k++;
                            while ((bitmask & 1) == 0) {
                                k++;
                                bitmask >>= 1;
                            }
                            c1 = k;
                            for (int cellIdx = 0; cellIdx < 9; cellIdx++) {
                                if (cellIdx != i && cellIdx != j) {
                                    int cell = cells[idx][cellIdx];
                                    if (!lineMask[vIndex][cell][c0]) {
                                        disable(cell, c0);
                                        lineMask[vIndex][cell][c0] = true;
                                        lineCounters[vIndex]++;
                                    }
                                    if (!lineMask[vIndex][cell][c1]) {
                                        disable(cell, c1);
                                        lineMask[vIndex][cell][c1] = true;
                                        lineCounters[vIndex]++;
                                    }
                                }
                            }
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }

    final private void checkNakedTriples(int vIndex) {

        generateFormattedMasks();

        for (int i = 0; i < 81; i++) {
            int bitmask = formattedMask[i];
            if ((bitmask & 0xffff) == 3) {
                for (int j = i+1; j < (i/9+1)*9; j++) {
                    int bitmask_j = formattedMask[j];
                    if (bitmask_j > 0 && bitmask == (bitmask | bitmask_j)) {
                        for (int k = j+1; k < (i/9+1)*9; k++) {
                            int bitmask_k = formattedMask[k];
                            if (bitmask_k > 0 && bitmask == (bitmask | bitmask_k)) {

                                int bitmask_shifted = bitmask >> 16;
                                int c0, c1, c2, l = 0;
                                while ((bitmask_shifted & 1) == 0) {
                                    l++;
                                    bitmask_shifted >>= 1;
                                }
                                c0 = l;
                                bitmask_shifted >>= 1;
                                l++;
                                while ((bitmask_shifted & 1) == 0) {
                                    l++;
                                    bitmask_shifted >>= 1;
                                }
                                c1 = l;
                                bitmask_shifted >>= 1;
                                l++;
                                while ((bitmask_shifted & 1) == 0) {
                                    l++;
                                    bitmask_shifted >>= 1;
                                }
                                c2 = l;
                                for (int cell = (i/9)*9; cell < (i/9+1)*9; cell++) {
                                    if (cell != i && cell != j && cell != k) {
                                        if (!lineMask[vIndex][cell][c0]) {
                                            disable(cell, c0);
                                            lineMask[vIndex][cell][c0] = true;
                                            lineCounters[vIndex]++;
                                        }
                                        if (!lineMask[vIndex][cell][c1]) {
                                            disable(cell, c1);
                                            lineMask[vIndex][cell][c1] = true;
                                            lineCounters[vIndex]++;
                                        }
                                        if (!lineMask[vIndex][cell][c2]) {
                                            disable(cell, c2);
                                            lineMask[vIndex][cell][c2] = true;
                                            lineCounters[vIndex]++;
                                        }
                                    }
                                }
                            }
                        }
                    }
                }
            }
        }

        for (int idx = 0; idx < 81; idx++) {
            int i = (idx%9)*9 + idx/9;
            int bitmask = formattedMask[i];
            if ((bitmask & 0xffff) == 3) {
                for (int j = i+9; j < 81; j += 9) {
                    int bitmask_j = formattedMask[j];
                    if (bitmask_j > 0 && bitmask == (bitmask | bitmask_j)) {
                        for (int k = j+9; k < 81; k += 9) {
                            int bitmask_k = formattedMask[k];
                            if (bitmask_k > 0 && bitmask == (bitmask | bitmask_k)) {

                                int bitmask_shifted = bitmask >> 16;
                                int c0, c1, c2, l = 0;
                                while ((bitmask_shifted & 1) == 0) {
                                    l++;
                                    bitmask_shifted >>= 1;
                                }
                                c0 = l;
                                bitmask_shifted >>= 1;
                                l++;
                                while ((bitmask_shifted & 1) == 0) {
                                    l++;
                                    bitmask_shifted >>= 1;
                                }
                                c1 = l;
                                bitmask_shifted >>= 1;
                                l++;
                                while ((bitmask_shifted & 1) == 0) {
                                    l++;
                                    bitmask_shifted >>= 1;
                                }
                                c2 = l;
                                for (int cell = i%9; cell < 81; cell += 9) {
                                    if (cell != i && cell != j && cell != k) {
                                        if (!lineMask[vIndex][cell][c0]) {
                                            disable(cell, c0);
                                            lineMask[vIndex][cell][c0] = true;
                                            lineCounters[vIndex]++;
                                        }
                                        if (!lineMask[vIndex][cell][c1]) {
                                            disable(cell, c1);
                                            lineMask[vIndex][cell][c1] = true;
                                            lineCounters[vIndex]++;
                                        }
                                        if (!lineMask[vIndex][cell][c2]) {
                                            disable(cell, c2);
                                            lineMask[vIndex][cell][c2] = true;
                                            lineCounters[vIndex]++;
                                        }
                                    }
                                }
                            }
                        }
                    }
                }
            }
        }

        for (int idx = 0; idx < 9; idx++) {
            for (int i = 0; i < 9; i++) {
                int bitmask = formattedMask[cells[idx][i]];
                if ((bitmask & 0xffff) == 3) {
                    for (int j = i+1; j < 9; j++) {
                        int bitmask_j = formattedMask[cells[idx][j]];
                        if (bitmask_j > 0 && bitmask == (bitmask | bitmask_j)) {
                            for (int k = j+1; k < 9; k++) {
                                int bitmask_k = formattedMask[cells[idx][k]];
                                if (bitmask_k > 0 && bitmask == (bitmask | bitmask_k)) {

                                    int bitmask_shifted = bitmask >> 16;
                                    int c0, c1, c2, l = 0;
                                    while ((bitmask_shifted & 1) == 0) {
                                        l++;
                                        bitmask_shifted >>= 1;
                                    }
                                    c0 = l;
                                    bitmask_shifted >>= 1;
                                    l++;
                                    while ((bitmask_shifted & 1) == 0) {
                                        l++;
                                        bitmask_shifted >>= 1;
                                    }
                                    c1 = l;
                                    bitmask_shifted >>= 1;
                                    l++;
                                    while ((bitmask_shifted & 1) == 0) {
                                        l++;
                                        bitmask_shifted >>= 1;
                                    }
                                    c2 = l;
                                    for (int cellIdx = 0; cellIdx < 9; cellIdx++) {
                                        if (cellIdx != i && cellIdx != j && cellIdx != k) {
                                            int cell = cells[idx][cellIdx];
                                            if (!lineMask[vIndex][cell][c0]) {
                                                disable(cell, c0);
                                                lineMask[vIndex][cell][c0] = true;
                                                lineCounters[vIndex]++;
                                            }
                                            if (!lineMask[vIndex][cell][c1]) {
                                                disable(cell, c1);
                                                lineMask[vIndex][cell][c1] = true;
                                                lineCounters[vIndex]++;
                                            }
                                            if (!lineMask[vIndex][cell][c2]) {
                                                disable(cell, c2);
                                                lineMask[vIndex][cell][c2] = true;
                                                lineCounters[vIndex]++;
                                            }
                                        }
                                    }
                                }
                            }
                        }
                    }
                }
            }
        }

    }

    final private void identifyLines(int vIndex) {

        int disabledLines = 0;
        int[][] tempRowMask = new int[3][9];
        int[][] tempColMask = new int[3][9];
        for (int i = 0; i < 9; i++) {
            for (int c = 0; c < 9; c++) {
                for (int j = 0; j < 3; j++) {
                    tempRowMask[j][c] = 0;
                    tempColMask[j][c] = 0;
                }
                for (int j = 0; j < 9; j++) {
                    if (mask[cells[i][j]][c] == 0) {
                        tempRowMask[j/3][c]++;
                        tempColMask[j%3][c]++;
                    }
                }

                int rowCount = 0;
                int colCount = 0;
                int rowIdx = -1, colIdx = -1;
                for (int j = 0; j < 3; j++) {
                    if (tempRowMask[j][c] > 0) {
                        rowCount++;
                        rowIdx = j;
                    }
                    if (tempColMask[j][c] > 0) {
                        colCount++;
                        colIdx = j;
                    }
                }
                if (rowCount == 1) {
                    for (int j = (i/3)*3; j < (i/3 + 1)*3; j++) {
                        if (j != i) {
                            for (int k = rowIdx*3; k < (rowIdx+1)*3; k++) {
                                int cell = cells[j][k];
                                if (!lineMask[vIndex][cell][c]) {
                                    disable(cell, c);
                                    lineMask[vIndex][cell][c] = true;
                                    lineCounters[vIndex]++;
                                }
                            }
                        }
                    }

                }
                if (colCount == 1) {
                    for (int j = i % 3; j < 9; j += 3) {
                        if (j != i) {
                            for (int k = colIdx; k < 9; k += 3) {
                                int cell = cells[j][k];
                                if (!lineMask[vIndex][cell][c]) {
                                    disable(cell, c);
                                    lineMask[vIndex][cell][c] = true;
                                    lineCounters[vIndex]++;
                                }
                            }
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }

    final private boolean isPossible(int v, int c) {
        return mask[v][c] == 0;
    }

    final private int checkMask(int[][] neighbors, int v, int c) {
        int tempValue = 0;
        for (int n : neighbors[v]) {
            if (mask[n][c] > 0) {
                tempValue++;
            }
        }
        return tempValue;
    }

    final private void put(int v, int c) {
        solvedBoard[v] = c;
        for (int i : neighbors[v]) {
            mask[i][c]++;
        }
        for (int i = 0; i < 9; i++) {
            mask[v][i]++;
        }
    }

    final private void disable(int v, int c) {
        mask[v][c]++;
    }

    final private void unput(int v, int c) {
        solvedBoard[v] = -1;
        for (int i : neighbors[v]) {
            mask[i][c]--;
        }
        for (int i = 0; i < 9; i++) {
            mask[v][i]--;
        }       
    }

    final private void enable(int v, int c) {
        // enables++;
        mask[v][c]--;
    }

    public String getString(int[] board) {
        StringBuilder s = new StringBuilder();
        for (int i : board) {
            s.append(i+1);
        }
        return s.toString();
    }

    public long getTime() {
        return totTime;
    }

    public static String printTime(long t1, long t2) {
        String unit = " ns";
        if (t2-t1 > 10000) {
            unit = " us";
            t1 /= 1000; t2 /= 1000;
        }
        if (t2-t1 > 10000) {
            unit = " ms";
            t1 /= 1000; t2 /= 1000;
        }
        if (t2-t1 > 10000) {
            unit = " seconds";
            t1 /= 1000; t2 /= 1000;
        }
        return (t2-t1) + unit;
    }

    public void display(int[] board) {

        for (int i = 0; i < 9; i++) {
            if (i % 3 == 0) {
                System.out.println("+-----+-----+-----+");
            }
            for (int j = 0; j < 9; j++) {
                if (j % 3 == 0) {
                    System.out.print("|");
                } else {
                    System.out.print(" ");
                }
                if (board[i*9+j] != -1) {
                    System.out.print(board[i*9+j]+1);
                } else {
                    System.out.print(" ");
                }
            }
            System.out.println("|");
        }
        System.out.println("+-----+-----+-----+");
    }

    public void display2(int[] board, int[] solved) {

        for (int i = 0; i < 9; i++) {
            if (i % 3 == 0) {
                System.out.println("+-----+-----+-----+  +-----+-----+-----+");
            }
            for (int j = 0; j < 9; j++) {
                if (j % 3 == 0) {
                    System.out.print("|");
                } else {
                    System.out.print(" ");
                }
                if (board[i*9+j] != -1) {
                    System.out.print(board[i*9+j]+1);
                } else {
                    System.out.print(" ");
                }
            }

            System.out.print("|  ");

            for (int j = 0; j < 9; j++) {
                if (j % 3 == 0) {
                    System.out.print("|");
                } else {
                    System.out.print(" ");
                }
                if (solved[i*9+j] != -1) {
                    System.out.print(solved[i*9+j]+1);
                } else {
                    System.out.print(" ");
                }
            }

            System.out.println("|");
        }
        System.out.println("+-----+-----+-----+  +-----+-----+-----+");
    }

    private boolean contains(int[] a, int v) {
        for (int i : a) {
            if (i == v) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

    public void connect() {
        for (int i = 0; i < 81; i++) {
            for (int j = 0; j < 20; j++) {
                neighbors[i][j] = -1;
            }
        }
        int[] n_count = new int[81];

        HashMap<Integer,ArrayList<Integer>> map 
            = new HashMap<Integer,ArrayList<Integer>>();

        for (int[] c: cells) {
            ArrayList<Integer> temp = new ArrayList<Integer>();
            for (int v : c) {
                temp.add(v);
            }
            for (int v : c) {
                map.put(v,temp);
            }
        }

        for (int i = 0; i < 81; i++) {
            for (int j = (i/9)*9; j < (i/9)*9 + 9; j++) {
                if (i != j) {
                    neighbors[i][n_count[i]++] = j;
                }
            }
            for (int j = i%9; j < 81; j += 9) {
                if (i != j) {
                    neighbors[i][n_count[i]++] = j;
                }
            }
            for (int j : map.get(i)) {
                if (i != j) {
                    if (!contains(neighbors[i], j)) {
                        neighbors[i][n_count[i]++] = j;
                    }
                }
            }
        }
    }

    public static int[][] getInput(String filename) {
        int[][] boards;
        try (BufferedInputStream in = new BufferedInputStream(
            new FileInputStream(filename))) {

            BufferedReader r = new BufferedReader(
                new InputStreamReader(in, StandardCharsets.UTF_8));
            int n = Integer.valueOf(r.readLine());
            boards = new int[n][81];
            clues = new int[n];
            for (int i = 0; i < n; i++) {
                for (int j = 0; j < 81; j++) {
                    int x = r.read();
                    boards[i][j] = x - 49;
                    clues[i] += x > 48 ? 1 : 0;
                }
                r.read();
            }
            r.close();
        } catch (IOException ex) {
            throw new RuntimeException(ex);
        }
        return boards;
    }

    private int getTotEasy() {
        return totEasy;
    }

    public String getSolution() {
        StringBuilder s = new StringBuilder(256);
        for (int i : unsolvedBoard) {
            s.append(i+1);
        }
        s.append(",");
        for (int i : solvedBoard) {
            s.append(i+1);
        }
        return s.toString();
    }

    public static void main (String[] args) {
        long t0 = System.nanoTime();
        Sudoku gc = new Sudoku();
        File f;
        PrintWriter p;
        try {
            f = new File("sudoku_output.txt");
            p = new PrintWriter(f);
        } catch (Exception e) {
            return;
        }
        if (args.length != 1) {
            System.out.println("Usage: java Sudoku <input_file>");
            return;
        }
        int[][] boards = gc.getInput(args[0]);
        long tinp = System.nanoTime();
        gc.connect();
        long t1 = System.nanoTime();
        p.println(boards.length);

        long maxSolveTime = 0;
        int maxSolveIndex = 0;
        long[] solveTimes = new long[boards.length];
        for (int i = 0; i < boards.length; i++) {
            long tempTime = System.nanoTime();
            if (tempTime - gc.lastPrint > 200_000_000 
                || i == boards.length - 1) {

                gc.shouldPrint = true;
                gc.lastPrint = tempTime;
                System.out.print(String.format(
                    "\r(%7d/%7d) ", i+1, boards.length));
            }
            long elapsed = gc.solveSudoku(boards[i], gc.clues[i]);
            if (elapsed == -1) {
                System.out.println("Impossible: " + i);
            }
            if (elapsed > maxSolveTime) {
                maxSolveTime = elapsed;
                maxSolveIndex = i;
            }
            solveTimes[i] = elapsed;
            p.println(gc.getSolution());
            // break;
        }

        p.close();
        long t2 = System.nanoTime();
        Arrays.sort(solveTimes);
        System.out.println();
        System.out.println("Median solve time: " 
            + gc.printTime(0, solveTimes[boards.length/2]));
        System.out.println("Longest solve time: " 
            + gc.printTime(0, maxSolveTime) + " for board " + maxSolveIndex);
        gc.display(boards[maxSolveIndex]);
        System.out.println();

        System.out.println("Total time (including prints): " 
            + gc.printTime(t0,t2));
        System.out.println("Sudoku solving time: " 
            + gc.printTime(0,gc.getTime()));
        System.out.println("Average time per board: " 
            + gc.printTime(0,gc.getTime()/boards.length));
        System.out.println("Number of one-choice digits per board: " 
            + String.format("%.2f", gc.getTotEasy()/(double)boards.length));  
        System.out.println("Easily solvable boards: " + gc.easySolved);
        System.out.println("\nInput time: " + gc.printTime(t0,tinp));
        System.out.println("Connect time: " + gc.printTime(tinp,t1));
        try {
            Thread.sleep(10000);
        } catch (InterruptedException e) {

        }
    }
}