Победитель найден

Кажется, у нас есть победитель! Если никто не планирует оспаривать самый быстрый в мире решатель судоку, пользователь 53x15 выигрывает с потрясающе быстрым решателем Tdoku. Для тех, кто все еще работает над своими решателями, я по-прежнему буду тестировать новые работы, когда у меня будет время.

Соревнование

Цель игры в судоку состоит в том, чтобы заполнить игровое поле числами 1-9, по одному в каждой ячейке, таким образом, чтобы каждая строка, столбец и поле содержали каждое число только один раз. Очень важный аспект головоломки Судоку состоит в том, что должно быть только одно правильное решение.

Цель этого задания проста: вы должны решить множество головоломок судоку как можно быстрее. Тем не менее, вы не просто решите какую-то старую судоку, вы будете решать самые сложные из существующих головоломок судоку, судоку с 17 подсказками. Вот пример:

правила

язык

Вы можете свободно использовать любой язык. Если у меня не установлен компилятор для вашего языка, вы сможете предоставить набор команд командной строки, необходимых для установки среды, в которой ваш скрипт может быть запущен в Linux .

Эталонная машина

Тест будет выполняться на Dell XPS 9560, 2,8 ГГц Intel Core i7-7700HQ (3,8 ГГц), 4 ядра, 8 потоков, 16 ГБ ОЗУ. GTX 1050 4ГБ. На машине работает Ubuntu 19.04. Вот unameвывод, для всех, кто заинтересован.

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

вход

Ввод будет предоставлен в виде файла. Это можно найти здесь . Файл содержит 49151 головоломок судоку. Первая строка файла содержит количество головоломок, а каждая строка длиной 81 символ представляет собой головоломку. Неизвестные клетки есть 0, а известные клетки есть 1-9.

Ваша программа должна иметь возможность принимать имя файла в качестве аргумента или иметь входной файл из STDIN , чтобы облегчить ручную проверку вашего решения. Пожалуйста, включите инструкцию о том, как ваша программа принимает данные.

Сроки / оценка

Из обсуждений в комментариях и некоторых размышлений критерии оценки были изменены, чтобы соответствовать времени всей вашей программы. Ваша программа должна создать выходной файл с правильным хэшем даже во время официального подсчета очков. Это не мешает существующему решению и не меняет рейтинг в его нынешнем виде. Любые мысли о системе оценки приветствуются.

Если два решения имеют одинаковые оценки для отдельных прогонов, я проведу несколько тестов, и среднее время будет окончательным. Если средние оценки отличаются менее чем на 2%, я буду считать это ничьей.

Если ваше решение занимает больше часа, оно не будет официально оценено. В этих случаях вы несете ответственность за сообщение о машине, на которой он работал, и за ваш счет. Для оптимизированного решателя это не должно быть проблемой.

РЕДАКТИРОВАТЬ : Мне было доведено до сведения, что, хотя трудно, поставленная задача не самая сложная из существующих. Если будет время, я постараюсь сравнить представленные здесь решения с более сложным набором головоломок и добавить оценку к каждой заявке. Однако это не будет официальным подсчетом очков, а просто для удовольствия.

верификация

Ваше решение будет проверено контрольной суммой MD5 / SHA256. Ваш скрипт должен иметь возможность генерировать файл, содержащий все головоломки и их решения. Однако файл также будет проверяться вручную, поэтому не пытайтесь получить коллизию хеша. Ваш выходной файл должен соответствовать:

MD5: 41704fd7d8fd0723a45ffbb2dbbfa488
SHA256:0bc8dda364db7b99f389b42383e37b411d9fa022204d124cb3c8959eba252f05

Файл будет в формате:

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

с одним завершающим переводом строки.

Что не разрешено

Вам никоим образом не разрешено использовать жесткие решения . Ваш алгоритм должен быть применим к любому набору головоломок судоку, как простому, так и сложному. Тем не менее, это вполне нормально, если ваше решение медленно для более простых головоломок.

Вам не разрешено иметь недетерминированную программу . Вам разрешено использовать генератор случайных чисел, но начальное число генератора должно быть исправлено. Это правило должно гарантировать, что измерения более точны и имеют меньшую дисперсию. (Спасибо Питеру Тейлору за подсказку)

Вы не можете использовать какие-либо внешние ресурсы или веб-запросы во время выполнения вашей программы. Все должно быть автономным. Это не относится к установленным библиотекам и пакетам, которые разрешены.

Другая информация

Если вы хотите, чтобы другой тестовый набор проверил ваше решение, вот вам 10000 упрощенных Судоку . Вот их решения .

MD5: 3cb465ef6077c4fcab5bd6ae3bc50d62
SHA256:0bc8dda364db7b99f389b42383e37b411d9fa022204d124cb3c8959eba252f05

Если у вас есть какие-либо вопросы, не стесняйтесь спрашивать, и я постараюсь уточнить любые недоразумения.

C ++ - официальный счет 0.201

Использование Tdoku ( код ; дизайн ; тесты ) дает следующие результаты:

~ / tdoku $ lscpu | grep Model.name
Название модели: Intel (R) Core (TM) i7-4930K CPU @ 3,40 ГГц

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

~ / tdoku $ # настроить формат ввода:
~ / tdoku $ sed -e "s / 0 /./ g" all_17_clue_sudokus.txt> all_17_clue_sudokus.txt.in

~ / tdoku $ # решить:
~ / tdoku $ time ./solve 1 <all_17_clue_sudokus.txt.in> out.txt
реальный 0m0.241s
пользователь 0m0.229s
sys 0m0.012s

~ / tdoku $ # настроить формат вывода и sha256sum:
~ / tdoku $ grep -v "^: 0: $" out.txt | sed -e "s /: 1: /, /" | тр. 0 | sha256sum
0bc8dda364db7b99f389b42383e37b411d9fa022204d124cb3c8959eba252f05 -

Tdoku был оптимизирован для сложных случаев судоку. Но обратите внимание, вопреки постановке проблемы, 17 загадочных головоломок далеки от самой сложной судоку. На самом деле они одни из самых простых, большинство из них вообще не требуют возврата. Посмотрите на другие тестовые наборы данных в проекте Tdoku, чтобы найти действительно сложные головоломки.

Также обратите внимание, что, хотя Tdoku является самым быстрым решателем, который я знаю для сложных головоломок, он не самый быстрый для 17 разгадочных головоломок. Для них, я думаю, самым быстрым является этот проект ржавчины , производный от JCZSolve, который был оптимизирован для 17 разгадок в процессе разработки. В зависимости от платформы это может быть на 5-25% быстрее, чем Tdoku для этих головоломок.

Node.js , 8,231 с 6,735 с официальным счетом

Принимает имя файла в качестве аргумента. Входной файл может уже содержать решения в формате, описанном в задании, и в этом случае программа будет сравнивать их с собственными решениями.

Результаты сохраняются в «sudoku.log» .

Код

'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);
}

Пример вывода

Протестировано на Intel Core i7 7500U при 2,70 ГГц.

Python 3 (с dlx ) 4 минуты 46.870с официальный счет

(одноядерный i7-3610QM здесь)

Очевидно, что можно победить на скомпилированном языке, таком как C, и использовать потоки, но это только начало ...

sudokuэто модуль, который я поместил на github (скопирован в нижний колонтитул этого поста), который используется dlxпод капотом.

#!/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))

использование

• Установите Python 3
• Сохраните sudoku.pyгде-нибудь на своем пути (из ссылки на git hub или скопируйте ее снизу)
• Сохраните приведенный выше код как- testSolver.pyнибудь на своем пути
• Установите dlx:

python -m pip установить dlx

• Запустите его (кстати, он потребляет память, как будто он выходит из моды)

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

Время или печать решения какой-то судоку.

позиционные аргументы:
  filePath Путь к файлу, содержащему правильную судоку на собственных строках
                81 цифра в мажорном порядке с нулями в качестве пробелов

необязательные аргументы:
  -h, --help показать это справочное сообщение и выйти
  -p, - распечатывать решения для печати так же, как ввод
  -P, --pretty печатные материалы и решения, отформатированные для потребления человеком

Передайте вывод в соответствии с требованиями спецификации вызова в файл, если это необходимо:

python testSolver.py -p input_file_path> output_file_path

sudoku.py (да, здесь есть дополнительные функции, помимо решения)

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 - 10 мин.

около 1000 на моем ноутбуке.

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))

Установить зависимость

pip install z3-solver

Бегать

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

Я не уверен, как улучшить его производительность, так как он просто решен волшебным образом ...

C - 2.228 с 1.690 с официальным счетом

основанный на @ 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);}

скомпилируйте и запустите:

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

C - 12 минут 28,374 с официального счета

работает около 30 м 15 м на моем i5-7200U и выдает правильный хэш md5

#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

скомпилируйте (желательно с clang v6) и запустите:

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

Java - официальный рейтинг 4.056s

Основная идея этого состоит в том, чтобы никогда не выделять память, когда она не нужна. Единственным исключением являются примитивы, которые в любом случае должны быть оптимизированы компилятором. Все остальное хранится в виде масок и массивов операций, выполняемых на каждом шаге, которые можно отменить после завершения шага рекурсии.

Около половины всех судоку решается полностью без возврата, но если я нажму на это число выше, общее время будет медленнее. Я планирую переписать это на C ++ и оптимизировать еще дальше, но этот решатель становится чудовищным.

Я хотел реализовать как можно больше кэширования, что привело к некоторым проблемам. Например, если в одной строке есть две ячейки, которые могут иметь только номер 6, то мы достигли невозможного случая и должны вернуться к возврату. Но так как я вычислил все параметры за один цикл, а затем поместил числа в ячейки только с одной возможностью, я не проверял дважды, что я поместил число в той же строке непосредственно перед этим. Это приводит к невозможным решениям.

Со всем, что содержится в массивах, определенных сверху, использование памяти фактическим решателем составляет около 216 КБ. Основная часть использования памяти поступает из массива, содержащего все головоломки, и обработчиков ввода / вывода в Java.

РЕДАКТИРОВАТЬ : У меня есть версия, которая переведена на C ++ сейчас, но она не намного быстрее. Официальное время составляет около 3,5 секунд, что не является значительным улучшением. Я думаю, что основная проблема с моей реализацией заключается в том, что я сохраняю свои маски как массивы, а не как битовые маски. Я попытаюсь проанализировать решение Арно, чтобы посмотреть, что можно сделать, чтобы улучшить его.

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) {

        }
    }
}