В игре Flood Paint, цель игры - сделать так, чтобы все поле было одинакового цвета за как можно меньшее число ходов.

Игра начинается с доски, которая выглядит примерно так:

3 3 5 4 1 3 4 1 5
5 1 3 4 1 1 5 2 1
6 5 2 3 4 3 3 4 3
4 4 4 5 5 5 4 1 4
6 2 5 3[3]1 1 6 6
5 5 1 2 5 2 6 6 3
6 1 1 5 3 6 2 3 6
1 2 2 4 5 3 5 1 2
3 6 6 1 5 1 3 2 4

В настоящее время число (представляющее цвет) в центре доски равно 3. Каждый ход квадрат в центре будет менять цвет, и все квадраты одного цвета, которые достижимы из центра, перемещаясь по горизонтали или по вертикали ( т.е. в зоне затопления центральной площади) будет меняться с ним цвета. Так что если центральный квадрат меняет цвет на 5:

3 3 5 4 1 3 4 1 5
5 1 3 4 1 1 5 2 1
6 5 2 3 4 3 3 4 3
4 4 4 5 5 5 4 1 4
6 2 5 5[5]1 1 6 6
5 5 1 2 5 2 6 6 3
6 1 1 5 3 6 2 3 6
1 2 2 4 5 3 5 1 2
3 6 6 1 5 1 3 2 4

тогда 3, которая была слева от центра 3, также изменит цвет. Теперь из центральной можно добраться до семи пятерок, и поэтому, если мы затем изменим цвет на 4:

3 3 5 4 1 3 4 1 5
5 1 3 4 1 1 5 2 1
6 5 2 3 4 3 3 4 3
4 4 4 4 4 4 4 1 4
6 2 4 4[4]1 1 6 6
5 5 1 2 4 2 6 6 3
6 1 1 5 3 6 2 3 6
1 2 2 4 5 3 5 1 2
3 6 6 1 5 1 3 2 4

окрашенная область снова резко увеличивается в размерах.

Ваша задача - создать программу, которая будет принимать сетку цветов 19 на 19 от 1 до 6 в любой выбранной вами форме:

4 5 1 1 2 2 1 6 2 6 3 4 2 3 2 3 1 6 3
4 2 6 3 4 4 5 6 4 4 5 3 3 3 3 5 4 3 4
2 3 5 2 2 5 5 1 2 6 2 6 6 2 1 6 6 1 2
4 6 5 5 5 5 4 1 6 6 3 2 6 4 2 6 3 6 6
1 6 4 4 4 4 6 4 2 5 5 3 2 2 4 1 5 2 5
1 6 2 1 5 1 6 4 4 1 5 1 3 4 5 2 3 4 1
3 3 5 3 2 2 2 4 2 1 6 6 6 6 1 4 5 2 5
1 6 1 3 2 4 1 3 3 4 6 5 1 5 5 3 4 3 3
4 4 1 5 5 1 4 6 3 3 4 5 5 6 1 6 2 6 4
1 4 2 5 6 5 5 3 2 5 5 5 3 6 1 4 4 6 6
4 6 6 2 6 6 2 4 2 6 1 5 6 2 3 3 4 3 6
6 1 3 6 3 5 5 3 6 1 3 4 4 5 1 2 6 4 3
2 6 1 3 2 4 2 6 1 1 5 2 6 6 6 6 3 3 3
3 4 5 4 6 6 3 3 4 1 1 6 4 5 1 3 4 1 2
4 2 6 4 1 5 3 6 4 3 4 5 4 2 1 1 4 1 1
4 2 4 1 5 2 2 3 6 6 6 5 2 5 4 5 4 5 1
5 6 2 3 4 6 5 4 1 3 2 3 2 1 3 6 2 2 4
6 5 4 1 3 2 2 1 1 1 6 1 2 6 2 5 6 4 5
5 1 1 4 2 6 2 5 6 1 3 3 4 1 6 1 2 1 2

и верните последовательность цветов, которую центральный квадрат будет менять для каждого хода, снова в формате по вашему выбору:

263142421236425431645152623645465646213545631465

В конце каждой последовательности ходов квадраты в сетке 19 на 19 должны быть одного цвета.

Ваша программа должна быть полностью детерминированной; разрешены псевдослучайные решения, но программа должна генерировать один и тот же вывод каждый раз для одного и того же теста.

Программа-победитель предпримет наименьшее общее количество шагов для решения всех 100 000 тестовых случаев, найденных в этом файле (заархивированный текстовый файл, 14,23 МБ). Если два решения предпримут одинаковое количество шагов (например, если они оба нашли оптимальную стратегию), победит более короткая программа.

BurntPizza написал программу на Java для проверки результатов теста. Чтобы использовать эту программу, запустите ваше представление и передайте вывод в файл с именем steps.txt. Затем запустите эту программу с steps.txtи floodtestфайл в том же каталоге. Если ваша запись верна и дает правильные решения для всех файлов, она должна пройти все тесты и вернутьсяAll boards solved successfully.

import java.io.*;
import java.util.*;

public class PainterVerifier {

    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {

        char[] board = new char[361];

        Scanner s = new Scanner(new File("steps.txt"));
        Scanner b = new Scanner(new File("floodtest"));

        int lineNum = 0;

        caseloop: while (b.hasNextLine()) {

            for (int l = 0; l < 19; l++) {
                String lineb = b.nextLine();
                if (lineb.isEmpty())
                    continue caseloop;
                System.arraycopy(lineb.toCharArray(), 0, board, l * 19, 19);
            }

            String line = s.nextLine();
            if (line.isEmpty())
                continue;
            char[] steps = line.toCharArray();

            Stack<Integer> nodes = new Stack<Integer>();

            for (char c : steps) {
                char targetColor = board[180];
                char replacementColor = c;

                nodes.push(180);

                while (!nodes.empty()) {
                    int n = nodes.pop();
                    if (n < 0 || n > 360)
                        continue;
                    if (board[n] == targetColor) {
                        board[n] = replacementColor;
                        if (n % 19 > 0)
                            nodes.push(n - 1);
                        if (n % 19 < 18)
                            nodes.push(n + 1);
                        if (n / 19 > 0)
                            nodes.push(n - 19);
                        if (n / 19 < 18)
                            nodes.push(n + 19);
                    }
                }
            }
            char center = board[180];
            for (char c : board)
                if (c != center) {
                    s.close();
                    b.close();

                    System.out.println("\nIncomplete board found!\n\tOn line " + lineNum + " of steps.txt");
                    System.exit(0);
                }

            if (lineNum % 5000 == 0)
                System.out.printf("Verification %d%c complete...\n", lineNum * 100 / 100000, '%');

            lineNum++;
        }
        s.close();
        b.close();
        System.out.println("All boards solved successfully.");
    }
}

Кроме того, табло, так как результаты на самом деле не отсортированы по баллам, и здесь это действительно имеет большое значение:

1. 1,985,078 - smack42, Java
2. 2,075,452 - user1502040, C
3. 2,098,382 - тигру, C #
4. 2155834 - CoderTao, C #
5. 2,201,995 - MrBackend, Java
6. 2,383,569 - CoderTao, C #
7. 2,384,020 - Herjan, C
8. 2,403,189 - Origineil, Java
9. 2,445,761 - Herjan, C
10. 2,475,056 - Джереми Лист, Хаскелл
11. 2 480 714 - SteelTermite, C (2 395 байт)
12. 2 480 714 - Herjan, Java (4 702 байта)
13. 2,588,847 - BurntPizza, Java (2748 байт)
14. 2,588,847 - Gero3, node.js (4,641 байт)
15. 2 979 145 - Теун Пронк, Delphi XE3
16. 4,780,841 - BurntPizza, Java
17. 10 800 000 - Джо З., Питон

Ява - 1 985 078 шагов

https://github.com/smack42/ColorFill

Еще одна поздняя запись. Файл результатов, содержащий 1 985 078 шагов, можно найти здесь .

Некоторая справочная информация:

Я обнаружил эту проблему несколько лет назад, когда начал программировать свой собственный клон игры Flood-it.

«лучший из неполных» алгоритм DFS и A *
С самого начала я хотел создать хороший алгоритм решения для этой игры. Со временем я мог бы улучшить свой решатель, включив несколько стратегий, которые выполняли разные неполные поиски (аналогичные тем, которые использовались в других программах здесь), и используя лучший результат этих стратегий для каждого решения. Я даже повторно реализовал алгоритм A * от tigrou в Java и добавил его в свой решатель, чтобы получить в целом лучшие решения, чем результат tigrou.

Исчерпывающий алгоритм DFS
Затем я остановился на алгоритме, который всегда находит оптимальные решения. Я потратил много усилий, чтобы оптимизировать свою исчерпывающую стратегию поиска в глубину. Чтобы ускорить поиск, я включил хэш-карту, в которой хранятся все исследуемые состояния, чтобы при поиске можно было не исследовать их снова. Хотя этот алгоритм работает отлично и достаточно быстро решает все головоломки 14x14, он использует слишком много памяти и работает очень медленно с головоломками 19x19 в этой задаче кода.

Алгоритм Puchert A *
Несколько месяцев назад я связался с Аароном и Саймоном Puchert, чтобы посмотреть на решение Flood-It . Эта программа использует алгоритм A * -типа с допустимой эвристикой (в отличие от алгоритма Тигроу) и сокращением перемещения, аналогично поиску в Jump-Point. Я быстро заметил, что эта программа очень быстрая и находит оптимальные решения !

Конечно, мне пришлось заново реализовать этот замечательный алгоритм и добавить его в свою программу. Я попытался оптимизировать свою Java-программу так, чтобы она работала так же быстро, как и оригинальная C ++ программа братьев Пухертов. Тогда я решил сделать 100 000 тестовых случаев этого испытания. На моей машине программа работала более 120 часов, чтобы найти 1 985 078 шагов, используя мою реализацию алгоритма Puchert A * .

Это должно быть наилучшим возможным решением этой проблемы, если в программе нет ошибок, которые могут привести к неоптимальным решениям. Любые отзывы приветствуются!

изменить: добавлены соответствующие части кода здесь:

Класс AStarPuchertStrategy

/**
 * a specific strategy for the AStar (A*) solver.
 * <p>
 * the idea is taken from the program "floodit" by Aaron and Simon Puchert,
 * which can be found at <a>https://github.com/aaronpuchert/floodit</a>
 */
public class AStarPuchertStrategy implements AStarStrategy {

    private final Board board;
    private final ColorAreaSet visited;
    private ColorAreaSet current, next;
    private final short[] numCaNotFilledInitial;
    private final short[] numCaNotFilled;

    public AStarPuchertStrategy(final Board board) {
        this.board = board;
        this.visited = new ColorAreaSet(board);
        this.current = new ColorAreaSet(board);
        this.next = new ColorAreaSet(board);
        this.numCaNotFilledInitial = new short[board.getNumColors()];
        for (final ColorArea ca : board.getColorAreasArray()) {
            ++this.numCaNotFilledInitial[ca.getColor()];
        }
        this.numCaNotFilled = new short[board.getNumColors()];
    }

    /* (non-Javadoc)
     * @see colorfill.solver.AStarStrategy#setEstimatedCost(colorfill.solver.AStarNode)
     */
    @Override
    public void setEstimatedCost(final AStarNode node) {

        // quote from floodit.cpp: int State::computeValuation()
        // (in branch "performance")
        //
        // We compute an admissible heuristic recursively: If there are no nodes
        // left, return 0. Furthermore, if a color can be eliminated in one move
        // from the current position, that move is an optimal move and we can
        // simply use it. Otherwise, all moves fill a subset of the neighbors of
        // the filled nodes. Thus, filling that layer gets us at least one step
        // closer to the end.

        node.copyFloodedTo(this.visited);
        System.arraycopy(this.numCaNotFilledInitial, 0, this.numCaNotFilled, 0, this.numCaNotFilledInitial.length);
        {
            final ColorAreaSet.FastIteratorColorAreaId iter = this.visited.fastIteratorColorAreaId();
            int nextId;
            while ((nextId = iter.nextOrNegative()) >= 0) {
                --this.numCaNotFilled[this.board.getColor4Id(nextId)];
            }
        }

        // visit the first layer of neighbors, which is never empty, i.e. the puzzle is not solved yet
        node.copyNeighborsTo(this.current);
        this.visited.addAll(this.current);
        int completedColors = 0;
        {
            final ColorAreaSet.FastIteratorColorAreaId iter = this.current.fastIteratorColorAreaId();
            int nextId;
            while ((nextId = iter.nextOrNegative()) >= 0) {
                final byte nextColor = this.board.getColor4Id(nextId);
                if (--this.numCaNotFilled[nextColor] == 0) {
                    completedColors |= 1 << nextColor;
                }
            }
        }
        int distance = 1;

        while(!this.current.isEmpty()) {
            this.next.clear();
            final ColorAreaSet.FastIteratorColorAreaId iter = this.current.fastIteratorColorAreaId();
            int thisCaId;
            if (0 != completedColors) {
                // We can eliminate colors. Do just that.
                // We also combine all these elimination moves.
                distance += Integer.bitCount(completedColors);
                final int prevCompletedColors = completedColors;
                completedColors = 0;
                while ((thisCaId = iter.nextOrNegative()) >= 0) {
                    final ColorArea thisCa = this.board.getColorArea4Id(thisCaId);
                    if ((prevCompletedColors & (1 << thisCa.getColor())) != 0) {
                        // completed color
                        // expandNode()
                        for (final int nextCaId : thisCa.getNeighborsIdArray()) {
                            if (!this.visited.contains(nextCaId)) {
                                this.visited.add(nextCaId);
                                this.next.add(nextCaId);
                                final byte nextColor = this.board.getColor4Id(nextCaId);
                                if (--this.numCaNotFilled[nextColor] == 0) {
                                    completedColors |= 1 << nextColor;
                                }
                            }
                        }
                    } else {
                        // non-completed color
                        // move node to next layer
                        this.next.add(thisCaId);
                    }
                }
            } else {
                // Nothing found, do the color-blind pseudo-move
                // Expand current layer of nodes.
                ++distance;
                while ((thisCaId = iter.nextOrNegative()) >= 0) {
                    final ColorArea thisCa = this.board.getColorArea4Id(thisCaId);
                    // expandNode()
                    for (final int nextCaId : thisCa.getNeighborsIdArray()) {
                        if (!this.visited.contains(nextCaId)) {
                            this.visited.add(nextCaId);
                            this.next.add(nextCaId);
                            final byte nextColor = this.board.getColor4Id(nextCaId);
                            if (--this.numCaNotFilled[nextColor] == 0) {
                                completedColors |= 1 << nextColor;
                            }
                        }
                    }
                }
            }

            // Move the next layer into the current.
            final ColorAreaSet tmp = this.current;
            this.current = this.next;
            this.next = tmp;
        }
        node.setEstimatedCost(node.getSolutionSize() + distance);
    }

}

часть класса AStarSolver

private void executeInternalPuchert(final ColorArea startCa) throws InterruptedException {
    final Queue<AStarNode> open = new PriorityQueue<AStarNode>(AStarNode.strongerComparator());
    open.offer(new AStarNode(this.board, startCa));
    AStarNode recycleNode = null;
    while (open.size() > 0) {
        if (Thread.interrupted()) { throw new InterruptedException(); }
        final AStarNode currentNode = open.poll();
        if (currentNode.isSolved()) {
            this.addSolution(currentNode.getSolution());
            return;
        } else {
            // play all possible colors
            int nextColors = currentNode.getNeighborColors(this.board);
            while (0 != nextColors) {
                final int l1b = nextColors & -nextColors; // Integer.lowestOneBit()
                final int clz = Integer.numberOfLeadingZeros(l1b); // hopefully an intrinsic function using instruction BSR / LZCNT / CLZ
                nextColors ^= l1b; // clear lowest one bit
                final byte color = (byte)(31 - clz);
                final AStarNode nextNode = currentNode.copyAndPlay(color, recycleNode, this.board);
                if (null != nextNode) {
                    recycleNode = null;
                    this.strategy.setEstimatedCost(nextNode);
                    open.offer(nextNode);
                }
            }
        }
        recycleNode = currentNode;
    }
}

часть класса AStarNode

/**
 * check if this color can be played. (avoid duplicate moves)
 * the idea is taken from the program "floodit" by Aaron and Simon Puchert,
 * which can be found at <a>https://github.com/aaronpuchert/floodit</a>
 * @param nextColor
 * @return
 */
private boolean canPlay(final byte nextColor, final List<ColorArea> nextColorNeighbors) {
    final byte currColor = this.solution[this.solutionSize];
    // did the previous move add any new "nextColor" neighbors?
    boolean newNext = false;
next:   for (final ColorArea nextColorNeighbor : nextColorNeighbors) {
        for (final ColorArea prevNeighbor : nextColorNeighbor.getNeighborsArray()) {
            if ((prevNeighbor.getColor() != currColor) && this.flooded.contains(prevNeighbor)) {
                continue next;
            }
        }
        newNext = true;
        break next;
    }
    if (!newNext) {
        if (nextColor < currColor) {
            return false;
        } else {
            // should nextColor have been played before currColor?
            for (final ColorArea nextColorNeighbor : nextColorNeighbors) {
                for (final ColorArea prevNeighbor : nextColorNeighbor.getNeighborsArray()) {
                    if ((prevNeighbor.getColor() == currColor) && !this.flooded.contains(prevNeighbor)) {
                        return false;
                    }
                }
            }
            return true;
        }
    } else {
        return true;
    }
}

/**
 * try to re-use the given node or create a new one
 * and then play the given color in the result node.
 * @param nextColor
 * @param recycleNode
 * @return
 */
public AStarNode copyAndPlay(final byte nextColor, final AStarNode recycleNode, final Board board) {
    final List<ColorArea> nextColorNeighbors = new ArrayList<ColorArea>(128);  // constant, arbitrary initial capacity
    final ColorAreaSet.FastIteratorColorAreaId iter = this.neighbors.fastIteratorColorAreaId();
    int nextId;
    while ((nextId = iter.nextOrNegative()) >= 0) {
        final ColorArea nextColorNeighbor = board.getColorArea4Id(nextId);
        if (nextColorNeighbor.getColor() == nextColor) {
            nextColorNeighbors.add(nextColorNeighbor);
        }
    }
    if (!this.canPlay(nextColor, nextColorNeighbors)) {
        return null;
    } else {
        final AStarNode result;
        if (null == recycleNode) {
            result = new AStarNode(this);
        } else {
            // copy - compare copy constructor
            result = recycleNode;
            result.flooded.copyFrom(this.flooded);
            result.neighbors.copyFrom(this.neighbors);
            System.arraycopy(this.solution, 0, result.solution, 0, this.solutionSize + 1);
            result.solutionSize = this.solutionSize;
            //result.estimatedCost = this.estimatedCost;  // not necessary to copy
        }
        // play - compare method play()
        for (final ColorArea nextColorNeighbor : nextColorNeighbors) {
            result.flooded.add(nextColorNeighbor);
            result.neighbors.addAll(nextColorNeighbor.getNeighborsIdArray());
        }
        result.neighbors.removeAll(result.flooded);
        result.solution[++result.solutionSize] = nextColor;
        return result;
    }
}

C # - 2 098 382 шага

Я пробую много вещей, большинство из них терпят неудачу и до недавнего времени просто не работали вообще. Я получил что-то достаточно интересное, чтобы опубликовать ответ.

Есть, конечно, способы улучшить это еще больше. Я думаю, что идти по шагам 2M возможно.

Потребовалось около, 7 hoursчтобы получить результаты. Вот текстовый файл со всеми решениями, на случай, если кто-то захочет их проверить: results.zip

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.IO;
using System.Linq;
using System.Threading.Tasks;

namespace FloodPaintAI
{
    class Node
    {   
        public byte Value;             //1-6
        public int Index;              //unique identifier, used for easily deepcopying the graph
        public List<Node> Neighbours;  
        public List<Tuple<int, int>> NeighboursPositions; //used by BuildGraph() 

        public int Depth;    //used by GetSumDistances() 
        public bool Checked; // 

        public Node(byte value, int index)
        {
            Value = value;      
            Index = index;          
        }

        public Node(Node node)
        {           
            Value = node.Value; 
            Index = node.Index;                     
        }
    }

    class Board
    {
        private const int SIZE = 19;
        private const int STARTPOSITION = 9;

        public Node Root;         //root of graph. each node is a set of contiguous, same color square
        public List<Node> Nodes;  //all nodes in the graph, used for deep copying


        public int EstimatedCost; //estimated cost, used by A* Pathfinding
        public List<byte> Solution;

        public Board(StreamReader input)
        {                   
            byte[,] board = new byte[SIZE, SIZE];
            for(int j = 0 ; j < SIZE ; j++)
            {
                string line = input.ReadLine();
                for(int i = 0 ; i < SIZE ; i++)         
                {                                       
                    board[j, i] = byte.Parse(line[i].ToString());
                }               
            }
            Solution = new List<byte>();
            BuildGraph(board);  
        }

        public Board(Board boardToCopy)
        {               
            //copy the graph            
            Nodes = new List<Node>(boardToCopy.Nodes.Count);
            foreach(Node nodeToCopy in boardToCopy.Nodes)
            {
                Node node = new Node(nodeToCopy);
                Nodes.Add(node);
            }

            //copy "Neighbours" property
            for(int i = 0 ; i < boardToCopy.Nodes.Count ; i++)
            {
                Node node = Nodes[i];
                Node nodeToCopy = boardToCopy.Nodes[i];

                node.Neighbours = new List<Node>(nodeToCopy.Neighbours.Count);
                foreach(Node neighbour in nodeToCopy.Neighbours)
                {
                    node.Neighbours.Add(Nodes[neighbour.Index]);
                }
            }

            Root = Nodes[boardToCopy.Root.Index];
            EstimatedCost = boardToCopy.EstimatedCost;          
            Solution = new List<byte>(boardToCopy.Solution);            
        }

        private void BuildGraph(byte[,] board)
        {                       
            int[,] nodeIndexes = new int[SIZE, SIZE];
            Nodes = new List<Node>();

            //check how much sets we have (1st pass)
            for(int j = 0 ; j < SIZE ; j++)
            {
                for(int i = 0 ; i < SIZE ; i++)         
                {               
                    if(nodeIndexes[j, i] == 0) //not already visited                    
                    {
                        Node newNode = new Node(board[j, i], Nodes.Count);                      
                        newNode.NeighboursPositions = new List<Tuple<int, int>>();
                        Nodes.Add(newNode);

                        BuildGraphFloodFill(board, nodeIndexes, newNode, i, j, board[j, i]);
                    }
                }       
            }

            //set neighbours and root (2nd pass)
            foreach(Node node in Nodes)
            {
                node.Neighbours = new List<Node>();
                node.Neighbours.AddRange(node.NeighboursPositions.Select(x => nodeIndexes[x.Item2, x.Item1]).Distinct().Select(x => Nodes[x - 1]));
                node.NeighboursPositions = null;                
            }
            Root = Nodes[nodeIndexes[STARTPOSITION, STARTPOSITION] - 1];            
        }

        private void BuildGraphFloodFill(byte[,] board, int[,] nodeIndexes, Node node, int startx, int starty, byte floodvalue)
        {
            Queue<Tuple<int, int>> queue = new Queue<Tuple<int, int>>();
            queue.Enqueue(new Tuple<int, int>(startx, starty));

            while(queue.Count > 0)
            {
                Tuple<int, int> position = queue.Dequeue();
                int x = position.Item1;
                int y = position.Item2;

                if(x >= 0 && x < SIZE && y >= 0 && y < SIZE)
                {
                    if(nodeIndexes[y, x] == 0 && board[y, x] == floodvalue)
                    {
                        nodeIndexes[y, x] = node.Index + 1;

                        queue.Enqueue(new Tuple<int, int>(x + 1, y));
                        queue.Enqueue(new Tuple<int, int>(x - 1, y));
                        queue.Enqueue(new Tuple<int, int>(x, y + 1));
                        queue.Enqueue(new Tuple<int, int>(x, y - 1));                                           
                    }               
                    if(board[y, x] != floodvalue)
                        node.NeighboursPositions.Add(position);                         
                }       
            }
        }

        public int GetEstimatedCost()
        {       
            Board current = this;

            //copy current board and play the best color until the end.
            //number of moves required to go the end is the heuristic
            //estimated cost = current cost + heuristic
            while(!current.IsSolved())
            {
                int minSumDistance = int.MaxValue;
                Board minBoard = null;

                //find color which give the minimum sum of distance from root to each other node
                foreach(byte i in current.Root.Neighbours.Select(x => x.Value).Distinct())
                {
                    Board copy = new Board(current);
                    copy.Play(i);                   

                    int distance = copy.GetSumDistances();                  

                    if(distance < minSumDistance)
                    {
                        minSumDistance = distance;
                        minBoard = copy;
                    }
                }
                current = minBoard;
            }           
            return current.Solution.Count;
        }

        public int GetSumDistances()
        {
            //get sum of distances from root to each other node, using BFS
            int sumDistances = 0;           

            //reset marker
            foreach(Node n in Nodes)
            {
                n.Checked = false;                                  
            }

            Queue<Node> queue = new Queue<Node>();
            Root.Checked = true;
            Root.Depth = 0; 
            queue.Enqueue(Root);

            while(queue.Count > 0)
            {
                Node current = queue.Dequeue();                             
                foreach(Node n in current.Neighbours)
                {
                    if(!n.Checked)          
                    {                                   
                        n.Checked = true;                                               
                        n.Depth = current.Depth + 1;
                        sumDistances += n.Depth;            
                        queue.Enqueue(n);   
                    }               
                }
            }
            return sumDistances;
        }       

        public void Play(byte value)            
        {
            //merge root node with other neighbours nodes, if color is matching
            Root.Value = value;
            List<Node> neighboursToRemove = Root.Neighbours.Where(x => x.Value == value).ToList();
            List<Node> neighboursToAdd = neighboursToRemove.SelectMany(x => x.Neighbours).Except((new Node[] { Root }).Concat(Root.Neighbours)).ToList();

            foreach(Node n in neighboursToRemove)
            {
                foreach(Node m in n.Neighbours)
                {
                    m.Neighbours.Remove(n);
                }
                Nodes.Remove(n);
            }   

            foreach(Node n in neighboursToAdd)
            {
                Root.Neighbours.Add(n);         
                n.Neighbours.Add(Root); 
            }           

            //re-synchronize node index
            for(int i = 0 ; i < Nodes.Count ; i++)
            {
                Nodes[i].Index = i;
            }           
            Solution.Add(value);
        }

        public bool IsSolved()
        {           
            //return Nodes.Count == 1;
            return Root.Neighbours.Count == 0;  
        }           
    }


    class Program
    {       
        public static List<byte> Solve(Board input)
        {
            //A* Pathfinding            
            LinkedList<Board> open = new LinkedList<Board>();       
            input.EstimatedCost = input.GetEstimatedCost();
            open.AddLast(input);            

            while(open.Count > 0)
            {                       
                Board current = open.First.Value;
                open.RemoveFirst();

                if(current.IsSolved())
                {
                    return current.Solution;                
                }
                else
                {
                    //play all neighbours nodes colors
                    foreach(byte i in current.Root.Neighbours.Select(x => x.Value).Distinct())
                    {                       
                        Board newBoard = new Board(current);
                        newBoard.Play(i);           
                        newBoard.EstimatedCost = newBoard.GetEstimatedCost();   

                        //insert board to open list
                        bool inserted = false;
                        for(LinkedListNode<Board> node = open.First ; node != null ; node = node.Next)
                        {                               
                            if(node.Value.EstimatedCost > newBoard.EstimatedCost)
                            {
                                open.AddBefore(node, newBoard);
                                inserted = true;
                                break;
                            }
                        }       
                        if(!inserted)
                            open.AddLast(newBoard);                                                 
                    }   
                }   
            }
            throw new Exception(); //no solution found, impossible
        }   

        public static void Main(string[] args)
        {                   
            using (StreamReader sr = new StreamReader("floodtest"))
            {   
                while(!sr.EndOfStream)
                {                               
                    List<Board> boards = new List<Board>();
                    while(!sr.EndOfStream && boards.Count < 100)
                    {
                        Board board = new Board(sr);                        
                        sr.ReadLine(); //skip empty line
                        boards.Add(board);
                    }                                           
                    List<byte>[] solutions = new List<byte>[boards.Count];                                          
                    Parallel.For(0, boards.Count, i => 
                    {                               
                        solutions[i] = Solve(boards[i]); 
                    });                                         
                    foreach(List<byte> solution in solutions)
                    {
                        Console.WriteLine(string.Join(string.Empty, solution));                                             
                    }       
                }               
            }
        }
    }
}

Подробнее о том, как это работает:

Используется алгоритм A * Pathfinding .

Что сложно, так это найти хорошего heuristic. Если heuristicон недооценивает стоимость, он будет работать почти как Дейкстра алгоритм , и из-за сложности доски 19x19 с 6 цветами он будет работать вечно. Если он переоценит стоимость, он быстро сойдет к решению, но не даст хороших (что-то вроде 26 ходов из 19 возможных). heuristicЛучше всего было бы найти идеальное решение , дающее точное оставшееся количество шагов для достижения решения (это было бы быстро и дало бы наилучшее возможное решение). Это (если я не ошибаюсь) невозможно. На самом деле сначала нужно решить саму доску, а вы на самом деле пытаетесь это сделать (проблема с курицей и яйцом).

Я перепробовал много вещей, вот что сработало для heuristic:

• Я строю график текущей платы для оценки. Каждый из них nodeпредставляет собой набор смежных квадратов одного цвета. Используя этоgraph , я могу легко вычислить точное минимальное расстояние от центра до любого другого узла. Например, расстояние от центра до верхнего левого угла будет равно 10, потому что их разделяют как минимум 10 цветов.
• Для расчета heuristic: я играю на текущей доске до конца. Для каждого шага я выбираю цвет, который минимизирует сумму расстояний от корня до всех остальных узлов.

• Количество ходов, необходимое для достижения этой цели, составляет heuristic.

• Estimated cost(используется A *) = moves so far+heuristic

Он не идеален, поскольку слегка переоценивает стоимость (поэтому неоптимальное решение найдено). В любом случае это быстро рассчитать и дать хорошие результаты.

Мне удалось добиться огромного улучшения скорости, используя график для выполнения всех операций. В начале у меня был 2-dimensionмассив. Я заливаю его и пересчитываю график при необходимости (например: для расчета эвристики). Теперь все делается с помощью графика, который рассчитывается только в начале. Для имитации шагов заливка больше не нужна, вместо этого я объединяю узлы. Это намного быстрее.

Python - 10 800 000 шагов

В качестве последнего эталонного решения рассмотрим следующую последовательность:

print "123456" * 18

Циклический переход во все времена цвета nозначает, что каждый квадрат nбудет иметь тот же цвет, что и центральный квадрат. Каждый квадрат находится на расстоянии не более 18 шагов от центра, поэтому 18 циклов гарантируют, что все квадраты будут одного цвета. Скорее всего, он закончится меньше, но программа не обязана останавливаться, как только все квадраты одного цвета; это гораздо выгоднее. Эта постоянная процедура составляет 108 шагов на тестовый пример, что в общей сложности составляет 10 800 000.

Ява - 2 480 714 шагов

Я сделал небольшую ошибку раньше (я поставил одно важное предложение перед циклом, а не в цикле:

import java.io.*;

public class HerjanPaintAI {

    BufferedReader r;
    String[] map = new String[19];
    char[][] colors = new char[19][19];
    boolean[][] reached = new boolean[19][19], checked = new boolean[19][19];
    int[] colorCounter = new int[6];
    String answer = "";
    int mapCount = 0, moveCount = 0;

    public HerjanPaintAI(){
        nextMap();

        while(true){

            int bestMove = nextRound();
            answer += bestMove;
            char t = Character.forDigit(bestMove, 10);
            for(int x = 0; x < 19; x++){
                for(int y = 0; y < 19; y++){
                    if(reached[x][y]){
                        colors[x][y] = t;
                    }else if(checked[x][y]){
                        if(colors[x][y] == t){
                            reached[x][y] = true;
                        }
                    }
                }
            }

            boolean gameOver = true;
            for(int x = 0; x < 19; x++){
                for(int y = 0; y < 19; y++){
                    if(!reached[x][y]){
                        gameOver = false;
                        break;
                    }
                }
            }

            for(int x = 0; x < 19; x++){
                for(int y = 0; y < 19; y++){
                    checked[x][y] = false;
                }
            }
            for(int i = 0; i < 6; i++)
                colorCounter[i] = 0;

            if(gameOver)
                nextMap();
        }
    }

    int nextRound(){
        for(int x = 0; x < 19; x++){
            for(int y = 0; y < 19; y++){
                if(reached[x][y]){//check what numbers are next to the reached numbers...
                    check(x, y);
                }
            }
        }

        int[] totalColorCount = new int[6];
        for(int x = 0; x < 19; x++){
            for(int y = 0; y < 19; y++){
                totalColorCount[Character.getNumericValue(colors[x][y])-1]++;
            }
        }

        for(int i = 0; i < 6; i++){
            if(totalColorCount[i] != 0 && totalColorCount[i] == colorCounter[i]){//all of this color can be reached
                return i+1;
            }
        }

        int index = -1, number = 0;
        for(int i = 0; i < 6; i++){
            if(colorCounter[i] > number){
                index = i;
                number = colorCounter[i];
            }
        }

        return index+1;
    }

    void check(int x, int y){
        if(x<18)
            handle(x+1, y, x, y);
        if(x>0)
            handle(x-1, y, x, y);
        if(y<18)
            handle(x, y+1, x, y);
        if(y>0)
            handle(x, y-1, x, y);
    }

    void handle(int x2, int y2, int x, int y){
        if(!reached[x2][y2] && !checked[x2][y2]){
            checked[x2][y2] = true;
            if(colors[x2][y2] == colors[x][y]){
                reached[x2][y2] = true;
                check(x2, y2);
            }else{
                colorCounter[Character.getNumericValue(colors[x2][y2])-1]++;
                checkAround(x2, y2);
            }
        }
    }

    void checkAround(int x2, int y2){
        if(x2<18)
            handleAround(x2+1, y2, x2, y2);
        if(x2>0)
            handleAround(x2-1, y2, x2, y2);
        if(y2<18)
            handleAround(x2, y2+1, x2, y2);
        if(y2>0)
            handleAround(x2, y2-1, x2, y2);
    }

    void handleAround(int x2, int y2, int x, int y){
        if(!reached[x2][y2] && !checked[x2][y2]){
            if(colors[x2][y2] == colors[x][y]){
                checked[x2][y2] = true;
                colorCounter[Character.getNumericValue(colors[x2][y2])-1]++;
                checkAround(x2, y2);
            }
        }
    }

    void nextMap(){
        moveCount += answer.length();
        System.out.println(answer);
        answer = "";

        for(int x = 0; x < 19; x++){
            for(int y = 0; y < 19; y++){
                reached[x][y] = false;
            }
        }

        reached[9][9] = true;

        try {
            if(r == null)
                r = new BufferedReader(new FileReader("floodtest"));

            for(int i = 0; i < 19; i++){
                map[i] = r.readLine();
            }
            r.readLine();//empty line

            if(map[0] == null){
                System.out.println("Maps solved: " + mapCount + " Steps: " + moveCount);
                r.close();
                System.exit(0);
            }
        } catch (Exception e) {e.printStackTrace();}

        mapCount++;

        for(int x = 0; x < 19; x++){
            colors[x] = map[x].toCharArray();
        }
    }

    public static void main(String[] a){
        new HerjanPaintAI();
    }
}

С - 2 075 452

Я знаю, что я крайне опоздал на вечеринку, но я видел этот вызов и хотел попробовать.

#include <assert.h>
#include <math.h>
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <stdbool.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

uint64_t rand_state;

uint64_t rand_u64(void) {
    return (rand_state = rand_state * 6364136223846793005ULL + 1442695040888963407ULL);
}

uint64_t better_rand_u64(void) {
    uint64_t r = rand_u64();
    r ^= ((r >> 32) >> (r >> 60));
    return r + 1442695040888963407ULL;
}

uint32_t rand_u32(void) {return rand_u64() >> 32;}

float normal(float mu, float sigma) {
    uint64_t t = 0;
    for (int i = 0; i < 6; i++) {
        uint64_t r = rand_u64();
        uint32_t a = r;
        uint32_t b = r >> 32;
        t += a;
        t += b;
    }
    return ((float)t / (float)UINT32_MAX - 6) * sigma + mu;
}

typedef struct {
    uint8_t x;
    uint8_t y;
} Position;

#define ncolors 6
#define len 19
#define cells (len * len)
#define max_steps (len * (ncolors - 1))
#define center_x 9
#define center_y 9
#define center ((Position){center_x, center_y})

uint64_t zobrist_table[len][len];

void init_zobrist() {
    for (int y = 0; y < len; y++) {
        for (int x = 0; x < len; x++) {
            zobrist_table[y][x] = better_rand_u64();
        }
    }
}

typedef struct {
    uint64_t hash;
    uint8_t grid[len][len];
    bool interior[len][len];
    int boundary_size;
    Position boundary[cells];
} Grid;


void transition(Grid* grid, uint8_t color, int* surrounding_counts) {
    int i = 0;
    while (i < grid->boundary_size) {
        Position p = grid->boundary[i];
        uint8_t x = p.x;
        uint8_t y = p.y;
        bool still_boundary = false;
        for (int dx = -1; dx <= 1; dx++) {
            for (int dy = -1; dy <= 1; dy++) {
                if (!(dx == 0 || dy == 0)) {
                    continue;
                }
                int8_t x1 = x + dx;
                if (!(0 <= x1 && x1 < len)) {
                    continue;
                }
                int8_t y1 = y + dy;
                if (!(0 <= y1 && y1 < len)) {
                    continue;
                }
                if (grid->interior[y1][x1]) {
                    continue;
                }
                uint8_t color1 = grid->grid[y1][x1];
                if (color1 == color) {
                    grid->boundary[grid->boundary_size++] = (Position){x1, y1};
                    grid->interior[y1][x1] = true;
                    grid->hash ^= zobrist_table[y1][x1];
                } else {
                    surrounding_counts[color1]++;
                    still_boundary = true;
                }
            }
        }
        if (still_boundary) {
            i += 1;
        } else {
            grid->boundary[i] = grid->boundary[--grid->boundary_size]; 
        }
    }
}

void reset_grid(Grid* grid, int* surrounding_counts) {
    grid->hash = 0;
    memset(surrounding_counts, 0, ncolors * sizeof(int)); 
    memset(&grid->interior, 0, sizeof(grid->interior));
    grid->interior[center_y][center_x] = true;
    grid->boundary_size = 0;
    grid->boundary[grid->boundary_size++] = center; 
    transition(grid, grid->grid[center_y][center_x], surrounding_counts);
}

bool load_grid(FILE* fp, Grid* grid) {
    memset(grid, 0, sizeof(*grid));
    char buf[19 + 2];
    size_t row = 0;
    while ((fgets(buf, sizeof(buf), fp)) && row < 19) {
        if (strlen(buf) != 20) {
            break;
        }
        for (int i = 0; i < 19; i++) {
            if (!('1' <= buf[i] && buf[i] <= '6')) {
                return false;
            }
            grid->grid[row][i] = buf[i] - '1';
        }
        row++;
    }
    return row == 19;
}

typedef struct Node Node;

struct Node {
    uint64_t hash;
    float visit_counts[ncolors];
    float mean_cost[ncolors];
    float sse[ncolors];
};

#define iters 15000
#define pool_size 32768
#define pool_nodes (pool_size + 100)
#define pool_mask (pool_size - 1)

Node pool[pool_nodes];

void init_node(Node* node, uint64_t hash, int* surrounding_counts) {
    node->hash = hash;
    for (int i = 0; i < ncolors; i++) {
        if (surrounding_counts[i]) {
            node->visit_counts[i] = 1;
            node->mean_cost[i] = 20;
            node->sse[i] = 400;
        }
    }
}

Node* lookup_node(uint64_t hash) {
    size_t index = hash & pool_mask;
    for (int i = index;; i++) {
        uint64_t h = pool[i].hash;
        if (h == hash || !h) {
            return pool + i;
        }
    }
}

int rollout(Grid* grid, int* surrounding_counts, char* solution) {
    for (int i = 0;; i++) {
        int nonzero = 0;
        uint8_t colors[6];
        for (int i = 0; i < ncolors; i++) {
            if (surrounding_counts[i]) {
                colors[nonzero++] = i;
            }
        }
        if (!nonzero) {
            return i;
        }
        uint8_t color = colors[rand_u32() % nonzero]; 
        *(solution++) = color;
        assert(grid->boundary_size);
        memset(surrounding_counts, 0, 6 * sizeof(int));
        transition(grid, color, surrounding_counts);
    }
}

int simulate(Node* node, Grid* grid, int depth, char* solution) {
    float best_cost = INFINITY;
    uint8_t best_color = 255;
    for (int color = 0; color < ncolors; color++) {
        float n = node->visit_counts[color];
        if (node->visit_counts[color] == 0) {
            continue;
        }
        float sigma = sqrt(node->sse[color] / (n * n));
        float cost = node->mean_cost[color];
        cost = normal(cost, sigma);
        if (cost < best_cost) {
            best_color = color;
            best_cost = cost;
        }
    }
    if (best_color == 255) {
        return 0;
    }
    *solution++ = best_color;
    int score;
    int surrounding_counts[ncolors] = {0};
    transition(grid, best_color, surrounding_counts);
    Node* child = lookup_node(grid->hash);
    if (!child->hash) {
        init_node(child, grid->hash, surrounding_counts);
        score = rollout(grid, surrounding_counts, solution);
    } else {
        score = simulate(child, grid, depth + 1, solution);
    }
    score++;
    float n1 = ++node->visit_counts[best_color];
    float u0 = node->mean_cost[best_color];
    float u1 = node->mean_cost[best_color] = u0 + (score - u0) / n1;
    node->sse[best_color] += (score - u0) * (score - u1);
    return score;
}

int main(void) {
    FILE* fp;
    if (!(fp = fopen("floodtest", "r"))) {
        return 1;
    }
    Grid grid;
    init_zobrist();
    while (load_grid(fp, &grid)) {

        memset(pool, 0, sizeof(pool));
        int surrounding_counts[ncolors] = {0};

        reset_grid(&grid, surrounding_counts);
        Node root = {0};

        init_node(&root, grid.hash, surrounding_counts);

        char solution[max_steps] = {0};
        char best_solution[max_steps] = {0};

        int min_score = INT_MAX;

        uint64_t prev_hash = 0;
        uint64_t hash = 0;
        int same_count = 0;

        for (int iter = 0; iter < iters; iter++) {
            reset_grid(&grid, surrounding_counts);
            int score = simulate(&root, &grid, 1, solution);
            if (score < min_score) {
                min_score = score;
                memcpy(best_solution, solution, score);
            }
            hash = 0;
            for (int i = 0; i < score; i++) {
                hash ^= zobrist_table[i%len][(int)solution[i]];
            }
            if (hash == prev_hash) {
                same_count++;
                if (same_count >= 10) {
                    break;
                }
            } else {
                same_count = 0;
                prev_hash = hash;
            }
        }
        int i;
        for (i = 0; i < min_score; i++) {
            best_solution[i] += '1';
        }
        best_solution[i++] = '\n';
        best_solution[i++] = '\0';
        printf(best_solution);
        fflush(stdout);
    }
    return 0;
}

Алгоритм основан на Поиске дерева Монте-Карло с выборкой Томпсона и таблице транспонирования для сокращения пространства поиска. На моей машине это занимает около 12 часов. Если вы хотите проверить результаты, вы можете найти их по адресу https://dropfile.to/pvjYDMV .

Ява - 2 434 108 288 847 шагов

В настоящее время выигрывает (~ 46K впереди Herjan) по состоянию на 4/26

Уэлп, так что мистер Бакенд не только победил меня, но и обнаружил ошибку, которая дала обманчиво хороший результат. Это сейчас исправлено (тоже было в верификаторе! Ack), но, к сожалению, у меня сейчас нет времени, чтобы попытаться вернуть корону. Попробую позже.

Это основано на моем другом решении, но вместо того, чтобы рисовать цветом, наиболее распространенным для краев заливки, оно рисует цветом, который приведет к экспонированию краев, имеющих много смежных квадратов одного цвета. Назовите это LookAheadPainter. Я буду играть в гольф позже, если это необходимо.

import java.io.*;
import java.util.*;

public class LookAheadPainter {

    static final boolean PRINT_FULL_OUTPUT = true;

    public static void main(String[] a) throws IOException {

        int totalSteps = 0, numSolved = 0;

        char[] board = new char[361];
        Scanner s = new Scanner(new File("floodtest"));
        long startTime = System.nanoTime();

        caseloop: while (s.hasNextLine()) {
            for (int l = 0; l < 19; l++) {
                String line = s.nextLine();
                if (line.isEmpty())
                    continue caseloop;
                System.arraycopy(line.toCharArray(), 0, board, l * 19, 19);
            }

            List<Character> colorsUsed = new ArrayList<>();

            for (;;) {

                FillResult fill = new FillResult(board, board[180], (char) 48, null);

                if (fill.nodesFilled.size() == 361)
                    break;

                int[] branchSizes = new int[7];

                for (int i = 1; i < 7; i++) {
                    List<Integer> seeds = new ArrayList<>();
                    for (Integer seed : fill.edges)
                        if (board[seed] == i + 48)
                            seeds.add(seed);

                    branchSizes[i] = new FillResult(fill.filledBoard, (char) (i + 48), (char) 48, seeds).nodesFilled.size();
                }

                int maxSize = 0;
                char bestColor = 0;

                for (int i = 1; i < 7; i++)
                    if (branchSizes[i] > maxSize) {
                        maxSize = branchSizes[i];
                        bestColor = (char) (i + 48);
                    }

                for (int i : fill.nodesFilled)
                    board[i] = bestColor;

                colorsUsed.add(bestColor);
                totalSteps++;
            }
            numSolved++;

            if (PRINT_FULL_OUTPUT) {
                if (numSolved % 1000 == 0)
                    System.out.println("Solved: " + numSolved); // So you know it's working
                String out = "";
                for (Character c : colorsUsed)
                    out += c;
                System.out.println(out);
            }

        }
        s.close();
        System.out.println("\nTotal steps to solve all cases: " + totalSteps);
        System.out.printf("\nSolved %d test cases in %.2f seconds", numSolved, (System.nanoTime() - startTime) / 1000000000.);
    }

    private static class FillResult {

        Set<Integer> nodesFilled, edges;
        char[] filledBoard;

        FillResult(char[] board, char target, char replacement, List<Integer> seeds) {
            Stack<Integer> nodes = new Stack<>();
            nodesFilled = new HashSet<>();
            edges = new HashSet<>();

            if (seeds == null)
                nodes.push(180);
            else
                for (int i : seeds)
                    nodes.push(i);

            filledBoard = new char[361];
            System.arraycopy(board, 0, filledBoard, 0, 361);

            while (!nodes.empty()) {
                int n = nodes.pop();
                if (n < 0 || n > 360)
                    continue;
                if (filledBoard[n] == target) {
                    filledBoard[n] = replacement;
                    nodesFilled.add(n);
                    if (n % 19 > 0)
                        nodes.push(n - 1);
                    if (n % 19 < 18)
                        nodes.push(n + 1);
                    if (n / 19 > 0)
                        nodes.push(n - 19);
                    if (n / 19 < 18)
                        nodes.push(n + 19);
                } else
                    edges.add(n);
            }
        }
    }
}

РЕДАКТИРОВАТЬ: я написал верификатор, не стесняйтесь использовать, он ожидает файл steps.txt, содержащий шаги, которые выводит ваша программа, а также файл переброса: Edit-Edit: (см. OP)

Если кто-то обнаружит проблему, сообщите мне об этом!

C - 2 480 714 шагов

Все еще не оптимально, но теперь оно быстрее и лучше.

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdbool.h>

char map[19][19], reach[19][19];
int reachsum[6], totalsum[6];

bool loadmap(FILE *fp)
{
    char buf[19 + 2];
    size_t row = 0;

    while (fgets(buf, sizeof buf, fp) && row < 19) {
        if (strlen(buf) != 20)
            break;
        memcpy(map[row++], buf, 19);
    }
    return row == 19;
}

void calcreach(bool first, size_t row, size_t col);
void check(char c, bool first, size_t row, size_t col)
{
    if (map[row][col] == c)
        calcreach(first, row, col);
    else if (first)
        calcreach(false, row, col);
}

void calcreach(bool first, size_t row, size_t col)
{
    char c = map[row][col];

    reach[row][col] = c;
    reachsum[c - '1']++;
    if (row < 18 && !reach[row + 1][col])
        check(c, first, row + 1, col);
    if (col < 18 && !reach[row][col + 1])
        check(c, first, row, col + 1);
    if (row > 0 && !reach[row - 1][col])
        check(c, first, row - 1, col);
    if (col > 0 && !reach[row][col - 1])
        check(c, first, row, col - 1);
}

void calctotal()
{
    size_t row, col;

    for (row = 0; row < 19; row++)
        for (col = 0; col < 19; col++)
            totalsum[map[row][col] - '1']++;
}

void apply(char c)
{
    char d = map[9][9];
    size_t row, col;

    for (row = 0; row < 19; row++)
        for (col = 0; col < 19; col++)
            if (reach[row][col] == d)
                map[row][col] = c;
}

int main()
{
    char c, best;
    size_t steps = 0;
    FILE *fp;

    if (!(fp = fopen("floodtest", "r")))
        return 1;

    while (loadmap(fp)) {
        do {
            memset(reach, 0, sizeof reach);
            memset(reachsum, 0, sizeof reachsum);
            calcreach(true, 9, 9);
            if (reachsum[map[9][9] - '1'] == 361)
                break;

            memset(totalsum, 0, sizeof totalsum);
            calctotal();

            reachsum[map[9][9] - '1'] = 0;
            for (best = 0, c = 0; c < 6; c++) {
                if (!reachsum[c])
                    continue;
                if (reachsum[c] == totalsum[c]) {
                    best = c;
                    break;
                } else if (reachsum[c] > reachsum[best]) {
                    best = c;
                }
            }

            apply(best + '1');
        } while (++steps);
    }

    fclose(fp);

    printf("steps: %zu\n", steps);
    return 0;
}

Джава - 245 529 2 201 995 шагов

Параллельное и кэшируемое дерево поиска на глубине 5, сводя к минимуму количество «островков». Поскольку улучшение с глубины 4 до глубины 5 было таким маленьким, я не думаю, что есть смысл улучшать его намного больше. Но если бы это потребовало улучшения, мое внутреннее чувство говорит о том, чтобы работать с вычислением количества островов как разность между двумя состояниями, а не пересчитывать все.

В настоящее время выводит на стандартный вывод, пока я не знаю формат ввода верификатора.

import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
import java.util.AbstractList;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.BitSet;
import java.util.Collection;
import java.util.HashMap;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ForkJoinPool;
import java.util.concurrent.RecursiveTask;
import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;

public class FloodPaint {

    private static final ForkJoinPool FORK_JOIN_POOL = new ForkJoinPool();

    public static void main(String[] arg) throws IOException, InterruptedException, ExecutionException {
        try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("floodtest"))) {
            int sum = 0;
            State initState = readNextInitState(reader);
            while (initState != null) {
                List<Integer> solution = generateSolution(initState);
                System.out.println(solution);
                sum += solution.size();
                initState = readNextInitState(reader);
            }
            System.out.println(sum);
        }
    }

    private static State readNextInitState(BufferedReader reader) throws IOException {
        int[] initGrid = new int[State.DIM * State.DIM];
        String line = reader.readLine();
        while ((line != null) && line.isEmpty()) {
            line = reader.readLine();
        }
        if (line == null) {
            return null;
        }
        for (int rowNo = 0; rowNo < State.DIM; ++rowNo) {
            for (int colNo = 0; colNo < State.DIM; ++colNo) {
                initGrid[(State.DIM * rowNo) + colNo] = line.charAt(colNo) - '0';
            }
            line = reader.readLine();
        }
        return new State(initGrid);
    }

    private static List<Integer> generateSolution(State initState) throws InterruptedException, ExecutionException {
        List<Integer> solution = new LinkedList<>();
        StateFactory stateFactory = new StateFactory();
        State state = initState;
        while (!state.isSolved()) {
            int num = findGoodNum(state, stateFactory);
            solution.add(num);
            state = state.getNextState(num, stateFactory);
        }
        return solution;
    }

    private static int findGoodNum(State state, StateFactory stateFactory) throws InterruptedException, ExecutionException {
        SolverTask task = new SolverTask(state, stateFactory);
        FORK_JOIN_POOL.invoke(task);
        return task.get();
    }

}

class SolverTask extends RecursiveTask<Integer> {

    private static final int DEPTH = 5;

    private final State state;
    private final StateFactory stateFactory;

    SolverTask(State state, StateFactory stateFactory) {
        this.state = state;
        this.stateFactory = stateFactory;
    }

    @Override
    protected Integer compute() {
        try {
            Map<Integer,AnalyzerTask> tasks = new HashMap<>();
            for (int num = 1; num <= 6; ++num) {
                if (num != state.getCenterNum()) {
                    State nextState = state.getNextState(num, stateFactory);
                    AnalyzerTask task = new AnalyzerTask(nextState, DEPTH - 1, stateFactory);
                    tasks.put(num, task);
                }
            }
            invokeAll(tasks.values());
            int bestValue = Integer.MAX_VALUE;
            int bestNum = -1;
            for (Map.Entry<Integer,AnalyzerTask> taskEntry : tasks.entrySet()) {
                int value = taskEntry.getValue().get();
                if (value < bestValue) {
                    bestValue = value;
                    bestNum = taskEntry.getKey();
                }
            }
            return bestNum;
        } catch (InterruptedException | ExecutionException ex) {
            throw new RuntimeException(ex);
        }
    }

}

class AnalyzerTask extends RecursiveTask<Integer> {

    private static final int DEPTH_THRESHOLD = 3;

    private final State state;
    private final int depth;
    private final StateFactory stateFactory;

    AnalyzerTask(State state, int depth, StateFactory stateFactory) {
        this.state = state;
        this.depth = depth;
        this.stateFactory = stateFactory;
    }

    @Override
    protected Integer compute() {
        return (depth < DEPTH_THRESHOLD) ? analyze() : split();
    }

    private int analyze() {
        return analyze(state, depth);
    }

    private int analyze(State state, int depth) {
        if (state.isSolved()) {
            return -depth;
        }
        if (depth == 0) {
            return state.getNumIslands();
        }
        int bestValue = Integer.MAX_VALUE;
        for (int num = 1; num <= 6; ++num) {
            if (num != state.getCenterNum()) {
                State nextState = state.getNextState(num, stateFactory);
                int nextValue = analyze(nextState, depth - 1);
                bestValue = Math.min(bestValue, nextValue);
            }
        }
        return bestValue;
    }

    private int split() {
        try {
            if (state.isSolved()) {
                return -depth;
            }
            Collection<AnalyzerTask> tasks = new ArrayList<>(5);
            for (int num = 1; num <= 6; ++num) {
                State nextState = state.getNextState(num, stateFactory);
                AnalyzerTask task = new AnalyzerTask(nextState, depth - 1, stateFactory);
                tasks.add(task);
            }
            invokeAll(tasks);
            int bestValue = Integer.MAX_VALUE;
            for (AnalyzerTask task : tasks) {
                int nextValue = task.get();
                bestValue = Math.min(bestValue, nextValue);
            }
            return bestValue;
        } catch (InterruptedException | ExecutionException ex) {
            throw new RuntimeException(ex);
        }
    }

}

class StateFactory {

    private static final int INIT_CAPACITY = 40000;
    private static final float LOAD_FACTOR = 0.9f;

    private final ReadWriteLock cacheLock = new ReentrantReadWriteLock();
    private final Map<List<Integer>,State> cache = new HashMap<>(INIT_CAPACITY, LOAD_FACTOR);

    State get(int[] grid) {
        List<Integer> stateKey = new IntList(grid);
        State state;
        cacheLock.readLock().lock();
        try {
            state = cache.get(stateKey);
        } finally {
            cacheLock.readLock().unlock();
        }
        if (state == null) {
            cacheLock.writeLock().lock();
            try {
                state = cache.get(stateKey);
                if (state == null) {
                    state = new State(grid);
                    cache.put(stateKey, state);
                }
            } finally {
                cacheLock.writeLock().unlock();
            }
        }
        return state;
    }

}

class State {

    static final int DIM = 19;
    private static final int CENTER_INDEX = ((DIM * DIM) - 1) / 2;

    private final int[] grid;
    private int numIslands;

    State(int[] grid) {
        this.grid = grid;
        numIslands = calcNumIslands(grid);
    }

    private static int calcNumIslands(int[] grid) {
        int numIslands = 0;
        BitSet uncounted = new BitSet(DIM * DIM);
        uncounted.set(0, DIM * DIM);
        int index = -1;
        while (!uncounted.isEmpty()) {
            index = uncounted.nextSetBit(index + 1);
            BitSet island = new BitSet(DIM * DIM);
            generateIsland(grid, index, grid[index], island);
            ++numIslands;
            uncounted.andNot(island);
        }
        return numIslands;
    }

    private static void generateIsland(int[] grid, int index, int num, BitSet island) {
        if ((grid[index] == num) && !island.get(index)) {
            island.set(index);
            if ((index % DIM) > 0) {
                generateIsland(grid, index - 1, num, island);
            }
            if ((index % DIM) < (DIM - 1)) {
                generateIsland(grid, index + 1, num, island);
            }
            if ((index / DIM) > 0) {
                generateIsland(grid, index - DIM, num, island);
            }
            if ((index / DIM) < (DIM - 1)) {
                generateIsland(grid, index + DIM, num, island);
            }
        }
    }

    int getCenterNum() {
        return grid[CENTER_INDEX];
    }

    boolean isSolved() {
        return numIslands == 1;
    }

    int getNumIslands() {
        return numIslands;
    }

    State getNextState(int num, StateFactory stateFactory) {
        int[] nextGrid = grid.clone();
        if (num != getCenterNum()) {
            flood(nextGrid, CENTER_INDEX, getCenterNum(), num);
        }
        State nextState = stateFactory.get(nextGrid);
        return nextState;
    }

    private static void flood(int[] grid, int index, int fromNum, int toNum) {
        if (grid[index] == fromNum) {
            grid[index] = toNum;
            if ((index % 19) > 0) {
                flood(grid, index - 1, fromNum, toNum);
            }
            if ((index % 19) < (DIM - 1)) {
                flood(grid, index + 1, fromNum, toNum);
            }
            if ((index / 19) > 0) {
                flood(grid, index - DIM, fromNum, toNum);
            }
            if ((index / 19) < (DIM - 1)) {
                flood(grid, index + DIM, fromNum, toNum);
            }
        }
    }

}

class IntList extends AbstractList<Integer> implements List<Integer> {

    private final int[] arr;
    private int hashCode = -1;

    IntList(int[] arr) {
        this.arr = arr;
    }

    @Override
    public int size() {
        return arr.length;
    }

    @Override
    public Integer get(int index) {
        return arr[index];
    }

    @Override
    public Integer set(int index, Integer value) {
        int oldValue = arr[index];
        arr[index] = value;
        return oldValue;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if (this == obj) {
            return true;
        }
        if (obj instanceof IntList) {
            IntList arg = (IntList) obj;
            return Arrays.equals(arr, arg.arr);
        }
        return super.equals(obj);
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        if (hashCode == -1) {
            hashCode = 1;
            for (int elem : arr) {
                hashCode = 31 * hashCode + elem;
            }
        }
        return hashCode;
    }

}

Мой последний вход: C - 2 384 020 шагов

На этот раз «проверка всех возможностей» ... Этот показатель получается при глубине, установленной на 3. Глубина при 5 должна дать ~ 2,1 млн шагов ... СЛИШКОМ МЕДЛЕННО. Глубина 20+ дает наименьшее количество возможных шагов (он просто проверяет все совпадения и самые короткие выигрыши в ходе) ... У него наименьшее количество шагов, хотя я его ненавижу, поскольку он лишь немного лучше, но производительность отстой. Я предпочитаю другую запись C, которая также есть в этом посте.

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdbool.h>

char map[19][19], reach[19][19];
int reachsum[6], totalsum[6], mapCount = 0;
FILE *stepfile;

bool loadmap(FILE *fp)
{
    fprintf(stepfile, "%s", "\n");

    mapCount++;

    char buf[19 + 2];
    size_t row = 0;

    while (fgets(buf, sizeof buf, fp) && row < 19) {
        if (strlen(buf) != 20)
            break;
        memcpy(map[row++], buf, 19);
    }
    return row == 19;
}

void calcreach(bool first, size_t row, size_t col);
void check(char c, bool first, size_t row, size_t col)
{
    if (map[row][col] == c)
        calcreach(first, row, col);
    else if (first)
        calcreach(false, row, col);
}

void calcreach(bool first, size_t row, size_t col)
{
    char c = map[row][col];

    reach[row][col] = c;
    reachsum[c - '1']++;
    if (row < 18 && !reach[row + 1][col])
        check(c, first, row + 1, col);
    if (col < 18 && !reach[row][col + 1])
        check(c, first, row, col + 1);
    if (row > 0 && !reach[row - 1][col])
        check(c, first, row - 1, col);
    if (col > 0 && !reach[row][col - 1])
        check(c, first, row, col - 1);
}

void calctotal()
{
    size_t row, col;

    for (row = 0; row < 19; row++)
        for (col = 0; col < 19; col++)
            totalsum[map[row][col] - '1']++;
}

void apply(char c)
{
    char d = map[9][9];
    size_t row, col;

    for (row = 0; row < 19; row++)
        for (col = 0; col < 19; col++)
            if (reach[row][col] == d)
                map[row][col] = c;
}

int pown(int x, int y){
    int p = 1;
    for(int i = 0; i < y; i++){
        p = p * x;
    }

    return p;
}

int main()
{
    size_t steps = 0;
    FILE *fp;

    if (!(fp = fopen("floodtest", "r")))
        return 1;
    if(!(stepfile = fopen("steps.txt", "w")))
        return 1;

    const int depth = 5;
    char possibilities[pown(6, depth)][depth];
    int t = 0;
    for(int a = 0; a < 6; a++){
        for(int b = 0; b < 6; b++){
            for(int c = 0; c < 6; c++){
                for(int d = 0; d < 6; d++){
                    for(int e = 0; e < 6; e++){
                        possibilities[t][0] = (char)(a + '1');
                        possibilities[t][1] = (char)(b + '1');
                        possibilities[t][2] = (char)(c + '1');
                        possibilities[t][3] = (char)(d + '1');
                        possibilities[t++][4] = (char)(e + '1');
                    }
                }
            }
        }
    }
    poes:
    while (loadmap(fp)) {
        do {
            char map2[19][19];
            memcpy(map2, map, sizeof(map));

            memset(reach, 0, sizeof reach);
            memset(reachsum, 0, sizeof reachsum);
            calcreach(true, 9, 9);

            int best = 0, index = 0, end = depth;
            for(int i = 0; i < pown(6, depth); i++){
                for(int d = 0; d < end; d++){

                    apply(possibilities[i][d]);

                    memset(reach, 0, sizeof reach);
                    memset(reachsum, 0, sizeof reachsum);
                    calcreach(true, 9, 9);

                    if(reachsum[map[9][9] - '1'] == 361 && d < end){
                        end = d+1;
                        index = i;
                        break;
                    }
                }
                if(end == depth && best < reachsum[map[9][9] - '1']){
                    best = reachsum[map[9][9] - '1'];
                    index = i;
                }

                memcpy(map, map2, sizeof(map2));
                memset(reach, 0, sizeof reach);
                memset(reachsum, 0, sizeof reachsum);
                calcreach(true, 9, 9);
            }

            for(int d = 0; d < end; d++){

                apply(possibilities[index][d]);

                memset(reach, 0, sizeof reach);
                memset(reachsum, 0, sizeof reachsum);
                calcreach(true, 9, 9);

                fprintf(stepfile, "%c", possibilities[index][d]);
                steps++;
            }
            if(reachsum[map[9][9] - '1'] == 361)
                goto poes;
        } while (1);
    }

    fclose(fp);
    fclose(stepfile);

    printf("steps: %zu\n", steps);
    return 0;
}

Еще один улучшенный ИИ, написанный на C - 2,445,761 шагов

Основано на SteelTermite's:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdbool.h>

char map[19][19], reach[19][19];
int reachsum[6], totalsum[6], mapCount = 0;
FILE *stepfile;

bool loadmap(FILE *fp)
{
    fprintf(stepfile, "%s", "\n");

    if(mapCount % 1000 == 0)
        printf("mapCount = %d\n", mapCount);

    mapCount++;

    char buf[19 + 2];
    size_t row = 0;

    while (fgets(buf, sizeof buf, fp) && row < 19) {
        if (strlen(buf) != 20)
            break;
        memcpy(map[row++], buf, 19);
    }
    return row == 19;
}

void calcreach(bool first, size_t row, size_t col);
void check(char c, bool first, size_t row, size_t col)
{
    if (map[row][col] == c)
        calcreach(first, row, col);
    else if (first)
        calcreach(false, row, col);
}

void calcreach(bool first, size_t row, size_t col)
{
    char c = map[row][col];

    reach[row][col] = c;
    reachsum[c - '1']++;
    if (row < 18 && !reach[row + 1][col])
        check(c, first, row + 1, col);
    if (col < 18 && !reach[row][col + 1])
        check(c, first, row, col + 1);
    if (row > 0 && !reach[row - 1][col])
        check(c, first, row - 1, col);
    if (col > 0 && !reach[row][col - 1])
        check(c, first, row, col - 1);
}

void calctotal()
{
    size_t row, col;

    for (row = 0; row < 19; row++)
        for (col = 0; col < 19; col++)
            totalsum[map[row][col] - '1']++;
}

void apply(char c)
{
    char d = map[9][9];
    size_t row, col;

    for (row = 0; row < 19; row++)
        for (col = 0; col < 19; col++)
            if (reach[row][col] == d)
                map[row][col] = c;
}

int main()
{
    char c, best, answer;
    size_t steps = 0;
    FILE *fp;

    if (!(fp = fopen("floodtest", "r")))
        return 1;
    if(!(stepfile = fopen("steps.txt", "w")))
            return 1;

    while (loadmap(fp)) {
        do {
            memset(reach, 0, sizeof reach);
            memset(reachsum, 0, sizeof reachsum);
            calcreach(true, 9, 9);
            if (reachsum[map[9][9] - '1'] == 361)
                break;

            memset(totalsum, 0, sizeof totalsum);
            calctotal();

            reachsum[map[9][9] - '1'] = 0;
            for (best = 0, c = 0; c < 6; c++) {
                if (!reachsum[c])
                    continue;
                if (reachsum[c] == totalsum[c]) {
                    best = c;
                    goto outLoop;
                } else if (reachsum[c] > reachsum[best]) {
                    best = c;
                }
            }

            char map2[19][19];
            memcpy(map2, map, sizeof(map));

            int temp = best;
            for(c = 0; c < 6; c++){

                if(c != best){

                    apply(c + '1');

                    memset(reach, 0, sizeof reach);
                    memset(reachsum, 0, sizeof reachsum);
                    calcreach(true, 9, 9);
                    if (reachsum[best] == totalsum[best]) {

                        memcpy(map, map2, sizeof(map2));
                        memset(reach, 0, sizeof reach);
                        memset(reachsum, 0, sizeof reachsum);
                        calcreach(true, 9, 9);

                        if(temp == -1)
                            temp = c;
                        else if(reachsum[c] > reachsum[temp])
                            temp = c;
                    }

                    memcpy(map, map2, sizeof(map2));
                    memset(reach, 0, sizeof reach);
                    memset(reachsum, 0, sizeof reachsum);
                    calcreach(true, 9, 9);
                }
            }

outLoop:    answer = (char)(temp + '1');
            fprintf(stepfile, "%c", answer);
            apply(answer);
        } while (++steps);
    }

    fclose(fp);
    fclose(stepfile);

    printf("steps: %zu\n", steps);
    return 0;
}

Ява - 2 610 797 610 4 841 шагов

(Fill-Bug исправлен, оценка теперь значительно хуже -_-)

Это мой базовый эталонный алгоритм отправки, он просто составляет гистограмму квадратов по краям окрашенной области и рисует наиболее распространенным цветом. Запускает 100к за пару минут.

Очевидно, что не победит, но это, конечно, не последний. Я, вероятно, сделаю еще одну подачу для умных вещей. Не стесняйтесь использовать этот алгоритм в качестве отправной точки.

Откомментируйте закомментированные строки для полного вывода. По умолчанию распечатывается количество шагов.

import java.io.*;
import java.util.*;

public class PainterAI {

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        int totalSteps = 0, numSolved = 0;

        char[] board = new char[361];
        Scanner s = new Scanner(new File("floodtest"));
        long startTime = System.nanoTime();
        caseloop: while (s.hasNextLine()) {
            for (int l = 0; l < 19; l++) {
                String line = s.nextLine();
                if (line.isEmpty())
                    continue caseloop;
                System.arraycopy(line.toCharArray(), 0, board, l * 19, 19);
            }

            List<Character> colorsUsed = new ArrayList<>();
            Stack<Integer> nodes = new Stack<>();

            for (;; totalSteps++) {
                char p = board[180];
                int[] occurrences = new int[7];
                nodes.add(180);
                int numToPaint = 0;
                while (!nodes.empty()) {
                    int n = nodes.pop();
                    if (n < 0 || n > 360)
                        continue;
                    if (board[n] == p) {
                        board[n] = 48;
                        numToPaint++;
                        if (n % 19 > 0)
                            nodes.push(n - 1);
                        if(n%19<18)
                            nodes.push(n + 1);
                        if(n/19>0)
                            nodes.push(n - 19);
                        if(n/19<18)
                            nodes.push(n + 19);
                    } else
                        occurrences[board[n] - 48]++;
                }
                if (numToPaint == 361)
                    break;
                char mostFrequent = 0;
                int times = -1;
                for (int i = 1; i < 7; i++)
                    if (occurrences[i] > times) {
                        times = occurrences[i];
                        mostFrequent = (char) (i + 48);
                    }
                for (int i = 0; i < 361; i++)
                    if (board[i] == 48)
                        board[i] = mostFrequent;
                //colorsUsed.add(mostFrequent);
            }
            numSolved++;

            /*String out = "";
            for (Character c : colorsUsed)
                out += c;
            System.out.println(out); //print output*/
        }
        s.close();
        System.out.println("Total steps to solve all cases: " + totalSteps);
        System.out.printf("\nSolved %d test cases in %.2f seconds", numSolved, (System.nanoTime() - startTime) / 1000000000.);
    }
}

Гольф до 860 символов (не включая новые строки для форматирования), но можно было бы уменьшить его, если бы я захотел:

import java.io.*;import java.util.*;class P{
public static void main(String[]a)throws Exception{int t=0;char[]b=new char[361];
Scanner s=new Scanner(new File("floodtest"));c:while(s.hasNextLine()){
for(int l=0;l<19;l++){String L=s.nextLine();if(L.isEmpty())continue c;
System.arraycopy(L.toCharArray(),0,b,l*19,19);}List<Character>u=new ArrayList<>();
Stack<Integer>q=new Stack<>();for(int[]o=new int[7];;t++){char p=b[180];q.add(180);
int m=0;while(!q.empty()){int n=q.pop();if(n<0|n>360)continue;if(b[n]==p){b[n]=48;m++;
if(n%19>0)q.add(n-1);if(n%19<18)q.add(n+1);if(n/19>0)q.add(n-19);if(n/19<18)
q.add(n+19);}else o[b[n]-48]++;}if(m==361)break;
char f=0;int h=0;for(int i=1;i<7;i++)if(o[i]>h){h=o[i];f=(char)(i+48);}
for(int i=0;i<361;i++)if(b[i]==48)b[i]=f;u.add(f);}String y="";for(char c:u)y+=c;
System.out.println(y);}s.close();System.out.println("Steps: "+t);}}

Haskell - 2 475 056 шагов

Алгоритм аналогичен предложенному MrBackend в комментариях. Разница в том, что его предложение находит самый дешевый путь к квадрату с наивысшей стоимостью, моя жадно уменьшает эксцентриситет графика на каждом шаге.

import Data.Array
import qualified Data.Map as M
import Data.Word
import Data.List
import Data.Maybe
import Data.Function (on)
import Data.Monoid
import Control.Arrow
import Control.Monad (liftM)
import System.IO
import System.Environment
import Control.Parallel.Strategies
import Control.DeepSeq

type Grid v = Array (Word8,Word8) v

main = do
  (ifn:_) <- getArgs
  hr <- openFile ifn ReadMode
  sp <- liftM parseFile $ hGetContents hr
  let (len,sol) = turns (map solve sp `using` parBuffer 3 (evalList rseq))
  putStrLn $ intercalate "\n" $ map (concatMap show) sol
  putStrLn $ "\n\nTotal turns: " ++ (show len)

turns :: [[a]] -> (Integer,[[a]])
turns l = rl' 0 l where
  rl' c [] = (c,[])
  rl' c (k:r) = let
   s = c + genericLength k
   (s',l') = s `seq` rl' s r
   in (s',k:l')

centrepoint :: Grid v -> (Word8,Word8)
centrepoint g = let
  ((x0,y0),(x1,y1)) = bounds g
  med l h = let t = l + h in t `div` 2 + t `mod` 2
  in (med x0 x1, med y0 y1)

neighbours :: Grid v -> (Word8,Word8) -> [(Word8,Word8)]
neighbours g (x,y) = filter
  (inRange $ bounds g)
  [(x,y+1),(x+1,y),(x,y-1),(x-1,y)]

areas :: Eq v => Grid v -> [[(Word8,Word8)]]
areas g = p $ indices g where
  p [] = []
  p (a:r) = f : p (r \\ f) where
    f = s g [a] []
s g [] _ = []
s g (h:o) v = let
  n = filter (((==) `on` (g !)) h) $ neighbours g h
  in h : s g ((n \\ (o ++ v)) ++ o) (h : v)

applyFill :: Eq v => v -> Grid v -> Grid v
applyFill c g = g // (zip fa $ repeat c) where
  fa = s g [centrepoint g] []

solve g = solve' gr' where
  aa = areas g
  cp = centrepoint g
  ca = head $ head $ filter (elem cp) aa
  gr' = M.fromList $ map (
    \r1 -> (head r1, map head $ filter (
      \r2 -> head r1 /= head r2 &&
        (not $ null $ intersect (concatMap (neighbours g) r1) r2)
     ) aa
    )
   ) aa
  solve' gr
    | null $ tail $ M.keys $ gr = []
    | otherwise = best : solve' ngr where
      djk _ [] = []
      djk v ((n,q):o) = (n,q) : djk (q:v) (
        o ++ zip (repeat (n+1))
        ((gr M.! q) \\ (v ++ map snd o))
       )
      dout = djk [] [(0,ca)]
      din = let
        m = maximum $ map fst dout
        s = filter ((== m) . fst) dout
        in djk [] s
      rc = filter (flip elem (gr M.! ca) . snd) din
      frc = let
        m = minimum $ map fst rc
        in map snd $ filter ((==m) . fst) rc
      msq = concat $ filter (flip elem frc . head) aa
      clr = map (length &&& head) $ group $ sort $ map (g !) msq
      best = snd $ maximumBy (compare `on` fst) clr
      ngr = let
        ssm = filter ((== best) . (g !)) $ map snd rc
        sml = (concatMap (gr M.!) ssm)
        ncl = ((gr M.! ca) ++ sml) \\ (ca : ssm)
        brk = M.insert ca ncl $ M.filterWithKey (\k _ ->
          (not . flip elem ssm) k
         ) gr
        in M.map 
          (\l -> nub $ map (\e -> if e `elem` ssm then ca else e) l)
          brk


parseFile :: String -> [Grid Word8]
parseFile f = map mk $ filter (not . null . head) $ groupBy ((==) `on` null) $
  map (map ((read :: String -> Word8) . (:[]))) $ lines f where
    mk :: [[Word8]] -> Grid Word8
    mk m = let
      w = fromIntegral (length $ head m) - 1
      h = fromIntegral (length m) - 1
      in array ((0,0),(w,h)) [ ((x,y),v) |
        (y,l) <- zip [h,h-1..] m,
        (x,v) <- zip [0..] l
       ]

showGrid :: Grid Word8 -> String
showGrid g = intercalate "\n" l where
  l = map sl $ groupBy ((==) `on` snd) $
    sortBy ((flip (compare `on` snd)) <> (compare `on` fst)) $
    indices g
  sl = intercalate " " . map (show . (g !))

testsolve = do
  hr <- openFile "floodtest" ReadMode
  sp <- liftM (head . parseFile) $ hGetContents hr
  let
   sol = solve sp
   a = snd $ mapAccumL (\g s -> let g' = applyFill s g in (g',g')) sp sol
  sequence_ $ map (\g -> putStrLn (showGrid g) >> putStrLn "\n") a

C # - 2 383 569

Это глубокий обход возможных решений, который примерно выбирает путь наилучшего улучшения (аналогично / как в записи Херьяна C), за исключением того, что я умно изменил порядок генерации кандидатов в решения после того, как Herjan разместил те же цифры. Занимает больше 12 часов, чтобы бежать.

class Solver
{
    static void Main()
    {
        int depth = 3;
        string text = File.ReadAllText(@"C:\TEMP\floodtest.txt");
        text = text.Replace("\n\n", ".").Replace("\n", "");
        int count = 0;
        string[] tests = text.Split(new char[] { '.' }, StringSplitOptions.RemoveEmptyEntries);
        for (int i = 0; i < tests.Length; i++)
        {
            Solver s = new Solver(tests[i]);
            string k1 = s.solve(depth);
            count += k1.Length;
            Console.WriteLine(((100 * i) / tests.Length) + " " + i + " " + k1.Length + " " + count + " " + k1);
        }
        Console.WriteLine(count);
    }

    public readonly int MAX_DIM;
    public char[] board;
    public Solver(string prob)
    {
        board = read(prob);
        MAX_DIM = (int)Math.Sqrt(board.Length);
    }

    public string solve(int d)
    {
        var sol = "";
        while (score(eval(copy(board), sol)) != board.Length)
        {
            char[] b = copy(board);
            eval(b, sol);

            var canidates = new List<string>();
            buildCanidates("", canidates, d);
            var best = canidates.Select(c => new {score = score(eval(copy(b), c)), sol = c}).ToList().OrderByDescending(t=>t.score).ThenBy(v => v.sol.Length).First();
            sol = sol + best.sol[0];
        }
        return sol;
    }

    public void buildCanidates(string b, List<string> r, int d)
    {
        if(b.Length>0)
            r.Add(b);
        if (d > 0)
        {
            r.Add(b);
            for (char i = '6'; i >= '1'; i--)
                if(b.Length == 0 || b[b.Length-1] != i)
                    buildCanidates(b + i, r, d - 1);
        }
    }

    public char[] read(string s)
    {
        return s.Where(c => c >= '0' && c <= '9').ToArray();
    }

    public void print(char[] b)
    {
        for (int i = 0; i < MAX_DIM; i++)
        {
            for(int j=0; j<MAX_DIM; j++)
                Console.Write(b[i*MAX_DIM+j]);
            Console.WriteLine();
        }
        Console.WriteLine();
    }

    public char[] copy(char[] b)
    {
        char[] n = new char[b.Length];
        for (int i = 0; i < b.Length; i++)
            n[i] = b[i];
        return n;
    }

    public char[] eval(char[] b, string sol)
    {
        foreach (char c in sol)
            eval(b, c);
        return b;
    }

    public void eval(char[] b, char c)
    {
        foreach (var l in flood(b))
            b[l] = c;
    }

    public int score(char[] b)
    {
        return flood(b).Count;
    }

    public List<int> flood(char[] b)
    {
        int start = (MAX_DIM * (MAX_DIM / 2)) + (MAX_DIM / 2);
        var check = new List<int>(MAX_DIM * MAX_DIM);
        bool[] seen = new bool[b.Length];
        var hits = new List<int>(MAX_DIM*MAX_DIM);

        check.Add(start);
        seen[start]=true;
        char target = b[start];

        int at = 0;
        while (at<check.Count)
        {
            int toCheck = check[at++];
            if (b[toCheck] == target)
            {
                addNeighbors(check, seen, toCheck);
                hits.Add(toCheck);
            }
        }
        return hits;
    }

    public void addNeighbors(List<int> check, bool[] seen, int loc)
    {
        int x = loc / MAX_DIM;
        int y = loc % MAX_DIM;
        addNeighbor(check, seen, x, y - 1);
        addNeighbor(check, seen, x, y + 1);
        addNeighbor(check, seen, x - 1, y);
        addNeighbor(check, seen, x + 1, y);
    }

    public void addNeighbor(List<int> check, bool[] seen, int x, int y)
    {
        if (x >= 0 && x < MAX_DIM && y >= 0 && y < MAX_DIM)
        {
            int l = (x * MAX_DIM) + y;
            if (!seen[l])
            {
                seen[l] = true;
                check.Add(l);
            }
        }
    }
}

Ява - 2 403 189

BUILD SUCCESSFUL (total time: 220 minutes 15 seconds)

Это должно было быть моей попыткой грубой силы. Но! Моя первая реализация «лучшего» выбора одной глубины дала:

2,589,328 - BUILD SUCCESSFUL (total time: 3 minutes 11 seconds)

Код, используемый для обоих, одинаков с грубой силой, хранящей «снимок» других возможных ходов и запускающей алгоритм для всех из них.

• вопросы

При работе с «многократным» проходом случаются случайные сбои. Я настраиваю первые 100 записей головоломки в модульном тесте и могу выполнить 100% проход, но не 100% времени. Чтобы компенсировать это, я просто отслеживал текущий номер головоломки во время сбоя и запускал новую тему, где остановился последний. Каждый поток записал свои соответствующие результаты в файл. Затем пул файлов был сжат в один файл.

• Подходить

Nodeпредставляет плитку / квадрат доски и хранит ссылку на всех ее соседей. Отслеживайте три Set<Node>переменные: Remaining, Painted, Targets. Каждая итерация рассматривает Targetsвозможность группировки всех candidateузлов по значению, выбираяtarget value количество «затронутых» узлов. Эти затронутые узлы затем становятся целями для следующей итерации.

Источник разбросан по многим классам, и фрагменты не очень значимы вне контекста целого. Мой источник может быть просмотрен через GitHub . Я также возился с JSFiddle демонстрацией для визуализации.

Тем не менее, мой метод рабочей лошадки из Solver.java:

public void flood() {

 final Data data = new Data();
 consolidateCandidates(data, targets);

 input.add(data.getTarget());

 if(input.size() > SolutionRepository.getInstance().getThreshold()){
  //System.out.println("Exceeded threshold: " + input.toString());
  cancelled = true;
 }
 paintable.addAll(data.targets());
 remaining.removeAll(data.targets());

 if(!data.targets().isEmpty()){
  targets = data.potentialTargets(data.targets(), paintable);

  data.setPaintable(paintable);
  data.setRemaining(remaining);
  data.setInput(input);

  SolutionRepository.getInstance().addSnapshot(data, input);
 }
}

C # - 2 196 462 2 155 834

По сути, это тот же подход «искать лучшего потомка», что и у моего другого решателя, но с несколькими оптимизациями, которые с помощью параллелизма едва позволяют ему перейти на глубину 5 за чуть менее 10 часов. В ходе тестирования я также обнаружил в оригинале ошибку, из-за которой алгоритм иногда брал неэффективные маршруты до конечного состояния (он не учитывал глубину состояний со счетом = 64; обнаружен при игре с результатами глубины). = 7).

Основное различие между этим и предыдущим решателем заключается в том, что он сохраняет в памяти состояния Flood Game, поэтому ему не нужно восстанавливать 6 ^ 5 состояний. Основываясь на использовании процессора во время работы, я вполне уверен, что он перешел с привязки процессора к пропускной способности памяти. Большое удовольствие. Так много грехов.

Изменить: По причинам, алгоритм 5 глубины не всегда дает лучший результат. Чтобы улучшить производительность, давайте просто сделаем глубину 5 ... и 4 ... и 3 и 2 и 1, и посмотрим, что лучше. Брился еще 40к ходов. Поскольку глубина 5 составляет большую часть времени, добавление 4 к 1 только увеличивает время выполнения с ~ 10 часов до ~ 11 часов. Ура!

using System;
using System.Diagnostics;
using System.IO;
using System.Linq;
using System.Collections.Generic;

public class Program
{
    static void Main()
    {
        int depth = 5;
        string text = File.ReadAllText(@"C:\TEMP\floodtest.txt");
        text = text.Replace("\n\n", ".").Replace("\n", "");
        int count = 0;
        string[] tests = text.Split(new [] { '.' }, StringSplitOptions.RemoveEmptyEntries);

        Stopwatch start = Stopwatch.StartNew();

        const int parChunk = 16*16;
        for (int i = 0; i < tests.Length; i += parChunk)
        {
            //did not know that parallel select didn't respect order
            string[] sols = tests.Skip(i).Take(parChunk).AsParallel().Select((t, idx) => new { s = new Solver2(t).solve(depth), idx}).ToList().OrderBy(v=>v.idx).Select(v=>v.s).ToArray();
            for (int j = 0; j < sols.Length; j++)
            {
                string k1 = sols[j];
                count += k1.Length;
                int k = i + j;
                int estimate = (int)((count*(long)tests.Length)/(k+1));
                Console.WriteLine(k + "\t" + start.Elapsed.TotalMinutes.ToString("F2") + "\t" + count + "\t" + estimate + "\t" + k1.Length + "\t" + k1);
            }
        }
        Console.WriteLine(count);
    }
}

public class Solver2
{
    public readonly int MAX_DIM;
    public char[] board;
    public Solver2(string prob)
    {
        board = read(prob);
        MAX_DIM = (int)Math.Sqrt(board.Length);
    }

    public string solve(int d)
    {
        string best = null;
        for (int k = d; k >= 1; k--)
        {
            string c = subSolve(k);
            if (best == null || c.Length < best.Length)
                best = c;
        }
        return best;
    }

    public string subSolve(int d)
    {
        State current = new State(copy(board), '\0', flood(board));
        var sol = "";

        while (current.score != board.Length)
        {
            State nextState = subSolve(current, d);
            sol = sol + nextState.key;
            current = nextState;
        }
        return sol;
    }

    public State subSolve(State baseState, int d)
    {
        if (d == 0)
            return baseState;
        if (!baseState.childrenGenerated)
        {
            for (int i = 0; i < baseState.children.Length; i++)
            {
                if (('1' + i) == baseState.key) continue; //no point in even eval'ing
                char[] board = copy(baseState.board);
                foreach(int idx in baseState.flood)
                    board[idx] = (char)('1' + i);
                List<int> f = flood(board);
                if (f.Count != baseState.score)
                    baseState.children[i] = new State(board, (char)('1' + i), f);
            }
            baseState.childrenGenerated = true;
        }
        State bestState = null;

        for (int i = 0; i < baseState.children.Length; i++)
            if (baseState.children[i] != null)
            {
                State bestChild = subSolve(baseState.children[i], d - 1);
                baseState.children[i].bestChildScore = bestChild.bestChildScore;
                if (bestState == null || bestState.bestChildScore < bestChild.bestChildScore)
                    bestState = baseState.children[i];
            }
        if (bestState == null || bestState.bestChildScore == baseState.score)
        {
            if (baseState.score == baseState.board.Length)
                baseState.bestChildScore = baseState.score*(d + 1);
            return baseState;
        }
        return bestState;
    }

    public char[] read(string s)
    {
        return s.Where(c => c >= '1' && c <= '6').ToArray();
    }

    public char[] copy(char[] b)
    {
        char[] n = new char[b.Length];
        for (int i = 0; i < b.Length; i++)
            n[i] = b[i];
        return n;
    }

    public List<int> flood(char[] b)
    {
        int start = (MAX_DIM * (MAX_DIM / 2)) + (MAX_DIM / 2);
        var check = new List<int>(MAX_DIM * MAX_DIM);
        bool[] seen = new bool[b.Length];
        var hits = new List<int>(MAX_DIM * MAX_DIM);

        check.Add(start);
        seen[start] = true;
        char target = b[start];

        int at = 0;
        while (at < check.Count)
        {
            int toCheck = check[at++];
            if (b[toCheck] == target)
            {
                addNeighbors(check, seen, toCheck);
                hits.Add(toCheck);
            }
        }
        return hits;
    }

    public void addNeighbors(List<int> check, bool[] seen, int loc)
    {
        //int x = loc / MAX_DIM;
        int y = loc % MAX_DIM;

        if(loc+MAX_DIM < seen.Length)
            addNeighbor(check, seen, loc+MAX_DIM);
        if(loc-MAX_DIM >= 0)
            addNeighbor(check, seen, loc-MAX_DIM);
        if(y<MAX_DIM-1)
            addNeighbor(check, seen, loc+1);
        if (y > 0)
            addNeighbor(check, seen, loc-1);
    }

    public void addNeighbor(List<int> check, bool[] seen, int l)
    {
        if (!seen[l])
        {
            seen[l] = true;
            check.Add(l);
        }
    }
}

public class State
{
    public readonly char[] board;
    public readonly char key;
    public readonly State[] children = new State[6];
    public readonly List<int> flood; 
    public readonly int score;
    public bool childrenGenerated;
    public int bestChildScore;
    public State(char[] board, char k, List<int> flood)
    {
        this.board = board;
        key = k;
        this.flood = flood;
        score = flood.Count;
        bestChildScore = score;
    }
}

Delphi XE3 2 979 145 шагов

Итак, это моя попытка. Я называю изменяющуюся часть каплей, каждый ход она будет делать копию массива и проверять каждый возможный цвет, чтобы увидеть, какой цвет даст самый большой шарик.

Запускает все головоломки за 3 часа и 6 минут

program Main;

{$APPTYPE CONSOLE}

{$R *.res}

uses
  SysUtils,
  Classes,
  Generics.Collections,
  math,
  stopwatch in 'stopwatch.pas';

type
  myArr=array[0..1]of integer;
const
  MaxSize=19;
  puzLoc='here is my file';
var
  L:TList<TList<integer>>;
  puzzles:TStringList;
  sc:TList<myArr>;
  a:array[0..MaxSize-1,0..MaxSize-1] of Integer;
  aTest:array[0..MaxSize-1,0..MaxSize-1] of Integer;
  turns,midCol,sX,sY,i:integer;
  currBlob,biggestBlob,ColorBigBlob:integer;
  sTurn:string='';
  GLC:integer=0;

procedure FillArrays;
var
  ln,x,y:integer;
  puzzle:TStringList;
begin
  sc:=TList<myArr>.Create;
  puzzle:=TStringList.Create;    
  while puzzle.Count<19 do
  begin
    if puzzles[GLC]='' then
    begin
      inc(GLC);
      continue
    end
    else
      puzzle.Add(puzzles[GLC]);
    inc(GLC)
  end;    
  for y:=0to MaxSize-1do
    for x:=0to MaxSize-1do
      a[y][x]:=Ord(puzzle[y][x+1])-48;
  puzzle.Free;
end;
function CreateArr(nx,ny:integer):myArr;
begin
  Result[1]:=nx;
  Result[0]:=ny;
end;

procedure CreateBlob;
var
  tst:myArr;
  n,tx,ty:integer;
  currColor:integer;
begin
  n:=0;
  sc.Clear;
  currColor:=a[sy][sx];
  sc.Add(CreateArr(sx,sy));
  repeat
    tx:=sc[n][1];
    ty:=sc[n][0];
    if tx>0 then
      if a[ty][tx-1]=currColor then
      begin
        tst:=CreateArr(tx-1,ty);
        if not sc.Contains(tst)then
          sc.Add(tst);
      end;
    if tx<MaxSize-1 then
      if a[ty][tx+1]=currColor then
      begin
        tst:=CreateArr(tx+1,ty);
        if not sc.Contains(tst)then
          sc.Add(tst);
      end;
    if ty>0 then
      if a[ty-1][tx]=currColor then
      begin
        tst:=CreateArr(tx,ty-1);
        if not sc.Contains(tst)then
          sc.Add(tst);
      end;
    if ty<MaxSize-1 then
      if a[ty+1][tx]=currColor then
      begin
        tst:=CreateArr(tx,ty+1);
        if not sc.Contains(tst)then
          sc.Add(tst);
      end;
    inc(n);
  until (n=sc.Count);
end;

function BlobSize:integer;
var
  L:TList<myArr>;
  tst:myArr;
  n,currColor,tx,ty:integer;
begin
  n:=0;
  L:=TList<myArr>.Create;
  currColor:=aTest[sy][sx];
  L.Add(CreateArr(sx,sy));

  repeat
    tx:=L[n][1];
    ty:=L[n][0];
    if tx>0then
      if aTest[ty][tx-1]=currColor then
      begin
        tst:=CreateArr(tx-1,ty);
        if not L.Contains(tst)then
          L.Add(tst);
      end;
    if tx<MaxSize-1then
      if aTest[ty][tx+1]=currColor then
      begin
        tst:=CreateArr(tx+1,ty);
        if not L.Contains(tst)then
          L.Add(tst);
      end;
    if ty>0then
      if aTest[ty-1][tx]=currColor then
      begin
        tst:=CreateArr(tx,ty-1);
        if not L.Contains(tst)then
          L.Add(tst);
      end;
    if ty<MaxSize-1then
      if aTest[ty+1][tx]=currColor then
      begin
        tst:=CreateArr(tx,ty+1);
        if not L.Contains(tst)then
          L.Add(tst);
      end;
    inc(n);
  until n=l.Count;
  Result:=L.Count;
  L.Free;
end;

function AllsameColor(c:integer):boolean;
var
  cy,cx:integer;
begin
  Result:=true;
  for cy:=0to MaxSize-1do
    for cx:=0to MaxSize-1do
      if a[cy][cx]=c then
        continue
      else
        exit(false);
end;
procedure ChangeColors(old,new:integer; testing:boolean=false);
var
  i,j:integer;
  tst:myArr;
begin
  if testing then
  begin
    for i:= 0to MaxSize-1do
      for j:= 0to MaxSize-1do
        aTest[i][j]:=a[i][j];    
    for I:=0to sc.Count-1do
    begin
      tst:=sc[i];
      aTest[tst[0]][tst[1]]:=new;
    end;
  end
  else
  begin
    for I:=0to sc.Count-1do
    begin
      tst:=sc[i];
      a[tst[0]][tst[1]]:=new;
    end;
  end;
end;
var
  sw, swTot:TStopWatch;
  solved:integer=0;
  solutions:TStringList;
  steps:integer;
  st:TDateTime;
begin          
  st:=Now;
  writeln(FormatDateTime('hh:nn:ss',st));
  solutions:=TStringList.Create;
  puzzles:=TStringList.Create;
  puzzles.LoadFromFile(puzLoc);
  swTot:=TStopWatch.Create(true);
  turns:=0;
  repeat
    sTurn:='';    
    FillArrays;
    sX:=Round(Sqrt(MaxSize))+1;
    sY:=sX;    
    repeat
      biggestBlob:=0;
      ColorBigBlob:=0;
      midCol:=a[sy][sx];
      CreateBlob;
      for I:=1to 6do
      begin
        if I=midCol then continue;    
        ChangeColors(midCol,I,true);
        currBlob:=BlobSize;
        if currBlob>biggestBlob then
        begin
          biggestBlob:=currBlob;
          ColorBigBlob:=i;
        end;
      end;
      ChangeColors(midCol,ColorBigBlob);
      inc(turns);
      if sTurn='' then
        sTurn:=IntToStr(ColorBigBlob)
      else
        sTurn:=sTurn+', '+IntToStr(ColorBigBlob);
    until AllsameColor(a[sy][sx]);
    solutions.Add(sTurn);
    inc(solved);
    if solved mod 100=0then
      writeln(Format('Solved %d puzzles || %s',[solved,FormatDateTime('hh:nn:ss',Now-st)]));    
  until GLC>=puzzles.Count-1;    
  swTot.Stop;
  WriteLn(Format('solving these puzzles took %d',[swTot.Elapsed]));
  writeln(Format('Total moves: %d',[turns]));
  solutions.SaveToFile('save solutions here');
  readln;
end.

Думая о методе брутфорса.
Может быть, весело на эти выходные ^^

Javascript / node.js - 2 588 847

Алгоритм немного отличается от большинства здесь, поскольку он использует предварительно вычисленные области и различия состояний между вычислениями. Он работает менее 10 минут, если вы беспокоитесь о скорости из-за JavaScript.

var fs = require('fs')


var file = fs.readFileSync('floodtest','utf8');
var boards = file.split('\n\n');
var linelength  = boards[0].split('\n')[0].length;
var maxdim = linelength* linelength;


var board = function(info){
    this.info =[];
    this.sameNeighbors = [];
    this.differentNeighbors = [];
    this.samedifferentNeighbors = [];
    for (var i = 0;i <info.length;i++ ){
        this.info.push(info[i]|0);
    };

    this.getSameAndDifferentNeighbors();
}

board.prototype.getSameAndDifferentNeighbors = function(){
    var self = this;
    var info = self.info;
    function getSameNeighbors(i,value,sameneighbors,diffneighbors){

        var neighbors = self.getNeighbors(i);
        for(var j =0,nl = neighbors.length; j< nl;j++){
            var index = neighbors[j];
            if (info[index]  === value ){
                if( sameneighbors.indexOf(index) === -1){
                    sameneighbors.push(index);
                    getSameNeighbors(index,value,sameneighbors,diffneighbors);
                }
            }else if( diffneighbors.indexOf(index) === -1){
                    diffneighbors.push(index);
            }
        } 

    }


    var sneighbors = [];
    var dneighbors = [];
    var sdneighbors = [];

    for(var i= 0,l= maxdim;i<l;i++){
        if (sneighbors[i] === undefined){
            var sameneighbors = [i];
            var diffneighbors = [];
            getSameNeighbors(i,info[i],sameneighbors,diffneighbors);
            for (var j = 0; j<sameneighbors.length;j++){
                var k = sameneighbors[j];
                sneighbors[k] = sameneighbors;
                dneighbors[k] = diffneighbors;
            } 
        }

    }

    for(var i= 0,l= maxdim;i<l;i++){
        if (sdneighbors[i] === undefined){
            var value = [];
            var dni = dneighbors[i];
            for (var j = 0,dnil = dni.length; j<dnil;j++){
                var dnij = dni[j];
                var sdnij = sneighbors[dnij];
                for(var k = 0,sdnijl = sdnij.length;k<sdnijl;k++){
                    if (value.indexOf(sdnij[k])=== -1){
                        value.push(sdnij[k]);
                    }
                }
            };
            var sni = sneighbors[i];
            for (var j=0,snil = sni.length;j<snil;j++){
                sdneighbors[sni[j]] = value;
            };
        };
    }
    this.sameNeighbors = sneighbors;
    this.differentNeighbors =  dneighbors;
    this.samedifferentNeighbors =sdneighbors;

}

board.prototype.getNeighbors = function(i){
        var returnValue = [];

        var index = i-linelength;
        if (index >= 0){
            returnValue.push(index);
        }

        index = i+linelength;
        if (index < maxdim){

            returnValue.push(index);
        }

        index = i-1;

        if (index >= 0 && index/linelength >>> 0 === i/linelength  >>> 0){
            returnValue.push(index);
        }
        index = i+1;
        if (index/linelength >>> 0 === i/linelength >>> 0){
            returnValue.push(index);
        }

        if (returnValue.indexOf(-1) !== -1){
            console.log(i,parseInt(index/linelength,10),parseInt(i/linelength,10));
        } 
        return returnValue 
}

board.prototype.solve = function(){
    var i,j;
    var info = this.info;
    var sameNeighbors = this.sameNeighbors;
    var samedifferentNeighbors = this.samedifferentNeighbors;
    var middle = 9*19+9;
    var maxValues = [];

    var done = {};
    for (i=0; i<sameNeighbors[middle].length;i++){
        done[sameNeighbors[middle][i]] = true;
    }
    var usefullNeighbors = [[],[],[],[],[],[],[]];
    var diff = [];
    var count = [0];

    count[1] = 0;
    count[2] = 0;
    count[3] = 0;
    count[4] = 0;
    count[5] = 0;
    count[6] = 0;

    var addusefullNeighbors = function(index,diff){

        var indexsamedifferentNeighbors =samedifferentNeighbors[index];
        for (var i=0;i < indexsamedifferentNeighbors.length;i++){
            var is = indexsamedifferentNeighbors[i];
            var value = info[is];
            if (done[is] === undefined && usefullNeighbors[value].indexOf(is) === -1){
                usefullNeighbors[value].push(is);
                diff.push(value);
            }

        }
    }
    addusefullNeighbors(middle,diff);


    while(  usefullNeighbors[1].length > 0 || usefullNeighbors[2].length > 0 ||
            usefullNeighbors[3].length > 0 || usefullNeighbors[4].length > 0 ||
            usefullNeighbors[5].length > 0 || usefullNeighbors[6].length > 0 ){
        for (i=0;i < diff.length;i++){ 
            count[diff[i]]++;
        };
        var maxValue = count.indexOf(Math.max.apply(null, count));
        diff.length = 0;
        var used = usefullNeighbors[maxValue];
        for (var i=0,ul = used.length;i < ul;i++){
            var index = used[i];
            if (info[index] === maxValue){
                done[index] = true;
                addusefullNeighbors(index,diff);
            }
        }
        used.length = 0;
        count[maxValue] = 0;


        maxValues.push(maxValue);
    }
    return maxValues.join("");
};
var solved = [];
var start = Date.now();
for (var boardindex =0;boardindex < boards.length;boardindex++){ 
    var b = boards[boardindex].replace(/\n/g,'').split('');
    var board2 = new board(b);
    solved.push(board2.solve());
};
var diff = Date.now()-start;
console.log(diff,boards.length);
console.log(solved.join('').length);
console.log("end");

fs.writeFileSync('solution.txt',solved.join('\n'),'utf8');

C-код, который гарантированно найдет оптимальное решение с помощью простой грубой силы. Работает для сеток произвольного размера и всех входов. Занимает очень, очень много времени, чтобы работать на большинстве сеток.

Заполнение паводка крайне неэффективно и зависит от рекурсии. Возможно, вам придется увеличить ваш стек, если он очень маленький. Система грубой силы использует строку для хранения чисел и простое добавление с переносом, чтобы перебрать все возможные варианты. Это также крайне неэффективно, поскольку повторяет большинство шагов в квадриллионы раз.

К сожалению, я не смог проверить его на всех тестовых случаях, так как умру от старости до того, как он закончится.

#include <stdio.h>
#include <string.h>


#define GRID_SIZE       19

char grid[GRID_SIZE][GRID_SIZE] = { {3,3,5,4,1,3,4,1,5,3,3,5,4,1,3,4,1,5},
                                    {5,1,3,4,1,1,5,2,1,3,3,5,4,1,3,4,1,5},
                                    {6,5,2,3,4,3,3,4,3,3,3,5,4,1,3,4,1,5},
                                    {4,4,4,5,5,5,4,1,4,3,3,5,4,1,3,4,1,5},
                                    {6,2,5,3,3,1,1,6,6,3,3,5,4,1,3,4,1,5},
                                    {5,5,1,2,5,2,6,6,3,3,3,5,4,1,3,4,1,5},
                                    {6,1,1,5,3,6,2,3,6,3,3,5,4,1,3,4,1,5},
                                    {1,2,2,4,5,3,5,1,2,3,3,5,4,1,3,4,1,5},
                                    {3,6,6,1,5,1,3,2,4,3,3,5,4,1,3,4,1,5} };
char grid_save[GRID_SIZE][GRID_SIZE];

char test_grids[6][GRID_SIZE][GRID_SIZE];

void flood_fill(char x, char y, char old_colour, char new_colour)
{
    if (grid[y][x] == new_colour)
        return;

    grid[y][x] = new_colour;

    if (y > 0)
    {
        if (grid[y-1][x] == old_colour)
            flood_fill(x, y-1, old_colour, new_colour);
    }
    if (y < GRID_SIZE - 1)
    {
        if (grid[y+1][x] == old_colour)
            flood_fill(x, y+1, old_colour, new_colour);
    }

    if (x > 0)
    {
        if (grid[y][x-1] == old_colour)
            flood_fill(x-1, y, old_colour, new_colour);
    }
    if (x < GRID_SIZE - 1)
    {
        if (grid[y][x+1] == old_colour)
            flood_fill(x+1, y, old_colour, new_colour);
    }
}

bool check_grid(void)
{
    for (char i = 0; i < 6; i++)
    {
        if (!memcmp(grid, &test_grids[i][0][0], sizeof(grid)))
            return(true);
    }

    return(false);
}

void inc_string_num(char *s)
{
    char *c;

    c = s + strlen(s) - 1;
    *c += 1;

    // carry
    while (*c > '6')
    {
        *c = '1';
        if (c == s) // first char
        {
            strcat(s, "1");
            return;
        }
        c--;
        *c += 1;
    }
}

void print_grid(void)
{
    char x, y;
    for (y = 0; y < GRID_SIZE; y++)
    {
        for (x = 0; x < GRID_SIZE; x++)
            printf("%d ", grid[y][x]);
        printf("\n");
    }
    printf("\n");
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    // create test grids for comparisons
    for (char i = 0; i < 6; i++)
        memset(&test_grids[i][0][0], i+1, GRID_SIZE*GRID_SIZE);

    char s[256] = "0";
    //char s[256] = "123456123456123455";
    memcpy(grid_save, grid, sizeof(grid));


    print_grid();
    do
    {
        memcpy(grid, grid_save, sizeof(grid));
        inc_string_num(s);

        for (unsigned int i = 0; i < strlen(s); i++)
        {
            flood_fill(4, 4, grid[4][4], s[i] - '0');
        }
    } while(!check_grid());
    print_grid();

    printf("%s\n", s);

    return 0;
}

Насколько я могу сказать, это текущий победитель. Конкурс требует, чтобы:

Ваша программа должна быть полностью детерминированной; разрешены псевдослучайные решения, но программа должна генерировать один и тот же вывод каждый раз для одного и того же теста.

Проверьте

Программа-победитель предпримет наименьшее общее количество шагов для решения всех 100 000 тестовых случаев, найденных в этом файле (заархивированный текстовый файл, 14,23 МБ). Если два решения предпримут одинаковое количество шагов (например, если они оба нашли оптимальную стратегию), победит более короткая программа.

Так как это всегда находит наименьшее количество шагов для завершения каждой доски, и ни один из остальных не делает, это в настоящее время впереди. Если кто-то может предложить более короткую программу, он может выиграть, поэтому я представляю следующую оптимизированную по размеру версию. Выполнение немного медленнее, но время выполнения не является частью условий победы:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#define A 9
int g[A][A]={{3,3,5,4,1,3,4,1,5},{5,1,3,4,1,1,5,2,1},{6,5,2,3,4,3,3,4,3},{4,4,4,5,5,5,4,1,4},{6,2,5,3,3,1,1,6,6},{5,5,1,2,5,2,6,6,3},{6,1,1,5,3,6,2,3,6},{1,2,2,4,5,3,5,1,2},{3,6,6,1,5,1,3,2,4}};
int s[A][A];
int t[6][A][A];
void ff(int x,int y,int o,int n)
{if (g[y][x]==n)return;g[y][x]=n;if (y>0){if(g[y-1][x]==o)ff(x,y-1,o,n);}if(y<A-1){if(g[y+1][x]==o)ff(x,y+1,o,n);}if(x>0){if (g[y][x-1] == o)ff(x-1,y,o,n);}if(x<A-1){if(g[y][x+1]==o)ff(x+1,y,o,n);}}
bool check_g(void)
{for(int i=0;i<6;i++){if(!memcmp(g,&t[i][0][0],sizeof(g)))return(true);}return(0);}
void is(char*s){char*c;c=s+strlen(s)-1;*c+=1;while(*c>'6'){*c='1';if (c==s){strcat(s,"1");return;}c--;*c+=1;}}
void pr(void)
{int x, y;for(y=0;y<A;y++){for(x=0;x<A;x++)printf("%d ",g[y][x]);printf("\n");}printf("\n");}
int main(void)
{for(int i=0;i<6;i++)memset(&t[i][0][0],i+1,A*A);char s[256]="0";memcpy(s,g,sizeof(g));pr();do{memcpy(g,s,sizeof(g));is(s);for(int i=0;i<strlen(s);i++){ff(4,4,g[4][4],s[i]-'0');}}while(!check_g());
pr();printf("%s\n",s);return 0;}