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Python 控制臺操作的文字版“數獨”游戲(非GUI版本)

2021-09-10 12:39:52 其他

數獨

數獨起源于18世紀初瑞士數學家歐拉等人研究的拉丁方陣(Latin Square),19世紀80年代,一位美國的退休建筑師格昂斯(Howard Garns)根據這種拉丁方陣發明了一種填數趣味游戲,這就是數獨的雛形,20世紀70年代,人們在美國紐約的一本益智雜志《Math Puzzles and Logic Problems》上發現了這個游戲,當時被稱為填數字(Number Place),這也是公認的數獨最早的見報版本,——摘自百度百科

除了九宮格數獨,還有許多各種變形數獨(如下圖),也有幾個數獨復合在一起的聯合數獨等等,

python實作數獨游戲

本篇以九宮格數獨為例,自定義了兩個類 Matrix() 和 Sudo(),源代碼見本篇末尾,

用法:Sudo(level)
引數:level = 1 ~ 7 ,分別初始化10~70個待填空格,默認值為4,

>>> sudoku = Sudo()

>>> #題目矩陣的陣列
>>> sudoku.matrix
[[9, 7, 0, 6, 0, 4, 0, 0, 0],
 [0, 0, 3, 5, 7, 0, 4, 6, 9],
 [0, 0, 0, 2, 0, 9, 0, 7, 0],
 [3, 4, 0, 8, 0, 6, 0, 1, 2],
 [0, 2, 0, 0, 9, 7, 0, 5, 0],
 [0, 6, 0, 0, 0, 0, 7, 0, 4],
 [8, 0, 0, 0, 6, 2, 1, 3, 0],
 [7, 5, 0, 9, 0, 3, 2, 4, 6],
 [6, 0, 2, 0, 4, 0, 0, 0, 0]]

>>> #題目答案的元組
>>> sudoku.matrix.data
((9, 7, 5, 6, 1, 4, 3, 2, 8),
 (2, 1, 3, 5, 7, 8, 4, 6, 9),
 (4, 8, 6, 2, 3, 9, 5, 7, 1),
 (3, 4, 7, 8, 5, 6, 9, 1, 2),
 (1, 2, 8, 4, 9, 7, 6, 5, 3),
 (5, 6, 9, 3, 2, 1, 7, 8, 4),
 (8, 9, 4, 7, 6, 2, 1, 3, 5),
 (7, 5, 1, 9, 8, 3, 2, 4, 6),
 (6, 3, 2, 1, 4, 5, 8, 9, 7))
>>> 

>>> #矩陣中空格坐標的元組
>>> m.zero
[(0, 2), (0, 4), (0, 6), (0, 7), (0, 8), (1, 0), (1, 1), (1, 5), (2, 0), (2, 1),
 (2, 2), (2, 4), (2, 6), (2, 8), (3, 2), (3, 4), (3, 6), (4, 0), (4, 2), (4, 3),
 (4, 6), (4, 8), (5, 0), (5, 2), (5, 3), (5, 4), (5, 5), (5, 7), (6, 1), (6, 2),
 (6, 3), (6, 8), (7, 2), (7, 4), (8, 1), (8, 3), (8, 5), (8, 6), (8, 7), (8, 8)]
>>> 

游戲操作程序

>>> m = Sudo(1)
>>> m.Question   # 1~9 為已知數字, 0 表示待填的空格
6 0 3 | 8 7 5 | 0 2 1
7 2 5 | 1 3 9 | 0 6 8
1 0 8 | 2 4 0 | 5 7 3
------+-------+------
3 5 4 | 6 9 7 | 8 1 2
0 0 9 | 5 0 8 | 6 3 4
8 6 1 | 4 2 3 | 7 9 5
------+-------+------
9 8 7 | 3 5 0 | 1 4 6
4 3 6 | 9 8 1 | 2 5 7
5 1 2 | 7 0 4 | 3 8 9
>>> m.Try()  #回傳待填空的坐標,左上第一格坐標為(1,1),最右下一格的坐標為(9,9)
[(1, 2), (1, 7), (2, 7), (3, 2), (3, 6), (5, 1), (5, 2), (5, 5), (7, 6), (9, 5)]
>>> m.Try(1,2) #回傳某一格可填的數字
{9, 4}
>>> [m.Try(x,y) for x,y in m.Try()]  #回傳所有空格
[{9, 4}, {9, 4}, {4}, {9}, {6}, {2}, {7}, {1}, {2}, {6}]
>>> m.Get(1,2)  #獲取某坐標的答案
4
>>> m.pprint() #回傳任意中間狀態
6 4 3 | 8 7 5 | 0 2 1
7 2 5 | 1 3 9 | 0 6 8
1 0 8 | 2 4 0 | 5 7 3
------+-------+------
3 5 4 | 6 9 7 | 8 1 2
0 0 9 | 5 0 8 | 6 3 4
8 6 1 | 4 2 3 | 7 9 5
------+-------+------
9 8 7 | 3 5 0 | 1 4 6
4 3 6 | 9 8 1 | 2 5 7
5 1 2 | 7 0 4 | 3 8 9
>>> m.Fill(1,2,4)  #Fill(x,y,value) 在坐標(x,y)空格內填上數字value
>>> [m.Try(x,y) for x,y in m.Try()]
[{9}, {4}, {9}, {6}, {2}, {7}, {1}, {2}, {6}]
>>> m.Try()
[(1, 7), (2, 7), (3, 2), (3, 6), (5, 1), (5, 2), (5, 5), (7, 6), (9, 5)]
>>>
>>> m.Answer  #可以提前“偷看”答案
6 4 3 | 8 7 5 | 9 2 1
7 2 5 | 1 3 9 | 4 6 8
1 9 8 | 2 4 6 | 5 7 3
------+-------+------
3 5 4 | 6 9 7 | 8 1 2
2 7 9 | 5 1 8 | 6 3 4
8 6 1 | 4 2 3 | 7 9 5
------+-------+------
9 8 7 | 3 5 2 | 1 4 6
4 3 6 | 9 8 1 | 2 5 7
5 1 2 | 7 6 4 | 3 8 9
>>> 
>>> 
>>> m.valid  #檢查所有空格是否填滿并正確
False
>>> #以下代碼填上全部空格,前提條件所有待填空格只有一種選擇時才有效
>>> [m.Fill(x,y,z) for x,y,z in [list(x)+[*z] for x,z in list(zip(m.Try(),[m.Try(x,y) for x,y in m.Try()]))]]
>>>
>>> m.valid  #檢查是否已填完,全部正確回傳True
True
>>> m.Question
6 0 3 | 8 7 5 | 0 2 1
7 2 5 | 1 3 9 | 0 6 8
1 0 8 | 2 4 0 | 5 7 3
------+-------+------
3 5 4 | 6 9 7 | 8 1 2
0 0 9 | 5 0 8 | 6 3 4
8 6 1 | 4 2 3 | 7 9 5
------+-------+------
9 8 7 | 3 5 0 | 1 4 6
4 3 6 | 9 8 1 | 2 5 7
5 1 2 | 7 0 4 | 3 8 9
>>> 

一步完成答案

>>> sudoku = Sudo(6)
>>> sudoku.Question
0 0 0 | 0 0 0 | 0 0 0
0 0 0 | 0 0 3 | 0 7 0
8 1 0 | 4 0 9 | 0 0 2
------+-------+------
0 0 0 | 0 9 0 | 0 0 0
1 7 0 | 0 5 0 | 0 3 4
0 0 0 | 0 0 4 | 0 9 0
------+-------+------
0 0 0 | 8 0 0 | 1 4 0
0 3 0 | 0 0 0 | 0 0 0
0 0 0 | 5 0 0 | 0 0 9
>>> sudoku.valid
False
>>> sudoku.Solve()
True
>>> sudoku.valid
True
>>> sudoku.pprint()
2 4 3 | 1 7 5 | 9 6 8
9 5 6 | 2 8 3 | 4 7 1
8 1 7 | 4 6 9 | 3 5 2
------+-------+------
3 6 4 | 7 9 2 | 8 1 5
1 7 9 | 6 5 8 | 2 3 4
5 8 2 | 3 1 4 | 7 9 6
------+-------+------
7 9 5 | 8 2 6 | 1 4 3
6 3 8 | 9 4 1 | 5 2 7
4 2 1 | 5 3 7 | 6 8 9
>>> 

完成時間測驗

>>> sudo1 = Sudo()
>>> sudo1.timeSolve()
0.007241964340209961
>>> sudo2 = Sudo(5)
>>> sudo2.timeSolve()
0.02873539924621582
>>> sudo3 = Sudo(6)
>>> sudo3.timeSolve()
0.20312190055847168
>>> sudo4 = Sudo(7)
>>> sudo4.timeSolve()
0.022271156311035156
>>> 

# 并非空格越多耗時越多;矩陣是隨機產生的,個別的可能要10多秒才能出答案

矩陣變換

同一數獨題目,通過矩陣變換可以變化出千千萬萬不同的排列來,同一組數字通過變換,粗略估算一下至少有6的9次方個變化,數量為1000萬以上,

轉置和反序等

>>> su = Sudo()
>>> su.pprint()
5 4 0 | 7 9 0 | 0 0 3
1 3 0 | 2 0 0 | 5 6 0
0 0 8 | 3 0 0 | 0 9 1
------+-------+------
3 0 4 | 0 8 0 | 9 1 2
2 0 0 | 0 1 9 | 0 3 0
0 9 1 | 4 0 2 | 0 8 5
------+-------+------
8 7 5 | 0 0 0 | 1 0 6
0 0 3 | 1 0 4 | 0 5 0
0 1 0 | 8 0 0 | 0 0 0
>>> su.mat.T.pprint()
5 1 0 | 3 2 0 | 8 0 0
4 3 0 | 0 0 9 | 7 0 1
0 0 8 | 4 0 1 | 5 3 0
------+-------+------
7 2 3 | 0 0 4 | 0 1 8
9 0 0 | 8 1 0 | 0 0 0
0 0 0 | 0 9 2 | 0 4 0
------+-------+------
0 5 0 | 9 0 0 | 1 0 0
0 6 9 | 1 3 8 | 0 5 0
3 0 1 | 2 0 5 | 6 0 0
>>> su.mat.T1.pprint()
3 0 0 | 0 9 7 | 0 4 5
0 6 5 | 0 0 2 | 0 3 1
1 9 0 | 0 0 3 | 8 0 0
------+-------+------
2 1 9 | 0 8 0 | 4 0 3
0 3 0 | 9 1 0 | 0 0 2
5 8 0 | 2 0 4 | 1 9 0
------+-------+------
6 0 1 | 0 0 0 | 5 7 8
0 5 0 | 4 0 1 | 3 0 0
0 0 0 | 0 0 8 | 0 1 0
>>> su.mat.T2.pprint()
0 1 0 | 8 0 0 | 0 0 0
0 0 3 | 1 0 4 | 0 5 0
8 7 5 | 0 0 0 | 1 0 6
------+-------+------
0 9 1 | 4 0 2 | 0 8 5
2 0 0 | 0 1 9 | 0 3 0
3 0 4 | 0 8 0 | 9 1 2
------+-------+------
0 0 8 | 3 0 0 | 0 9 1
1 3 0 | 2 0 0 | 5 6 0
5 4 0 | 7 9 0 | 0 0 3
>>> su.mat.T3.pprint()
0 0 0 | 0 0 8 | 0 1 0
0 5 0 | 4 0 1 | 3 0 0
6 0 1 | 0 0 0 | 5 7 8
------+-------+------
5 8 0 | 2 0 4 | 1 9 0
0 3 0 | 9 1 0 | 0 0 2
2 1 9 | 0 8 0 | 4 0 3
------+-------+------
1 9 0 | 0 0 3 | 8 0 0
0 6 5 | 0 0 2 | 0 3 1
3 0 0 | 0 9 7 | 0 4 5
>>> 

交換大行或大列

>>> su = Sudo()
>>> su.pprint()
0 0 0 | 0 7 2 | 5 3 8
5 8 0 | 0 3 0 | 0 0 0
0 3 7 | 0 8 0 | 0 0 1
------+-------+------
3 0 0 | 6 9 8 | 0 0 0
8 2 0 | 7 0 4 | 0 5 0
0 0 1 | 0 0 0 | 9 0 4
------+-------+------
9 6 0 | 8 4 0 | 0 2 5
0 5 8 | 0 2 1 | 0 0 6
0 1 4 | 3 0 5 | 8 0 7
>>> su.mat.R(1,2).pprint()
3 0 0 | 6 9 8 | 0 0 0
8 2 0 | 7 0 4 | 0 5 0
0 0 1 | 0 0 0 | 9 0 4
------+-------+------
0 0 0 | 0 7 2 | 5 3 8
5 8 0 | 0 3 0 | 0 0 0
0 3 7 | 0 8 0 | 0 0 1
------+-------+------
9 6 0 | 8 4 0 | 0 2 5
0 5 8 | 0 2 1 | 0 0 6
0 1 4 | 3 0 5 | 8 0 7
>>> su.mat.R(1,3).pprint()
9 6 0 | 8 4 0 | 0 2 5
0 5 8 | 0 2 1 | 0 0 6
0 1 4 | 3 0 5 | 8 0 7
------+-------+------
0 0 0 | 0 7 2 | 5 3 8
5 8 0 | 0 3 0 | 0 0 0
0 3 7 | 0 8 0 | 0 0 1
------+-------+------
3 0 0 | 6 9 8 | 0 0 0
8 2 0 | 7 0 4 | 0 5 0
0 0 1 | 0 0 0 | 9 0 4
>>> su.mat.R(2,3).pprint()
9 6 0 | 8 4 0 | 0 2 5
0 5 8 | 0 2 1 | 0 0 6
0 1 4 | 3 0 5 | 8 0 7
------+-------+------
3 0 0 | 6 9 8 | 0 0 0
8 2 0 | 7 0 4 | 0 5 0
0 0 1 | 0 0 0 | 9 0 4
------+-------+------
0 0 0 | 0 7 2 | 5 3 8
5 8 0 | 0 3 0 | 0 0 0
0 3 7 | 0 8 0 | 0 0 1
>>> su.mat.C(1,2).pprint()
8 4 0 | 9 6 0 | 0 2 5
0 2 1 | 0 5 8 | 0 0 6
3 0 5 | 0 1 4 | 8 0 7
------+-------+------
6 9 8 | 3 0 0 | 0 0 0
7 0 4 | 8 2 0 | 0 5 0
0 0 0 | 0 0 1 | 9 0 4
------+-------+------
0 7 2 | 0 0 0 | 5 3 8
0 3 0 | 5 8 0 | 0 0 0
0 8 0 | 0 3 7 | 0 0 1
>>> 

交換小行或小列

>>> su = Sudo()
>>> su.pprint()
2 4 0 | 5 0 0 | 9 6 3
3 0 0 | 0 0 6 | 4 0 7
0 7 6 | 0 4 9 | 0 0 0
------+-------+------
4 0 5 | 6 0 0 | 0 0 2
1 8 0 | 7 5 2 | 0 3 0
0 2 0 | 0 0 0 | 0 9 5
------+-------+------
0 5 4 | 8 0 3 | 1 2 0
0 0 0 | 9 0 0 | 0 0 8
8 0 3 | 2 6 4 | 0 0 9
>>> su.mat.Rn(2,1,3).pprint()
2 4 0 | 5 0 0 | 9 6 3
3 0 0 | 0 0 6 | 4 0 7
0 7 6 | 0 4 9 | 0 0 0
------+-------+------
0 2 0 | 0 0 0 | 0 9 5
1 8 0 | 7 5 2 | 0 3 0
4 0 5 | 6 0 0 | 0 0 2
------+-------+------
0 5 4 | 8 0 3 | 1 2 0
0 0 0 | 9 0 0 | 0 0 8
8 0 3 | 2 6 4 | 0 0 9
>>> su.mat.Cn(1,2,3).pprint()
2 0 4 | 5 0 0 | 9 6 3
3 0 0 | 0 0 6 | 4 0 7
0 6 7 | 0 4 9 | 0 0 0
------+-------+------
4 5 0 | 6 0 0 | 0 0 2
1 0 8 | 7 5 2 | 0 3 0
0 0 2 | 0 0 0 | 0 9 5
------+-------+------
0 4 5 | 8 0 3 | 1 2 0
0 0 0 | 9 0 0 | 0 0 8
8 3 0 | 2 6 4 | 0 0 9
>>> 

自定義數獨題目

以矩陣樣本matrixSample為列:

>>> matrixSample
[[8, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
 [0, 0, 3, 6, 0, 0, 0, 0, 0],
 [0, 7, 0, 0, 9, 0, 2, 0, 0],
 [0, 5, 0, 0, 0, 7, 0, 0, 0],
 [0, 0, 0, 0, 4, 5, 7, 0, 0],
 [0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 3, 0],
 [0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 6, 8],
 [0, 0, 8, 5, 0, 0, 0, 1, 0],
 [0, 9, 0, 0, 0, 0, 4, 0, 0]]
>>> m = Sudo(0)
>>> m.Create(matrixSample)
Solving...
Soluted!
>>> m.Question
8 0 0 | 0 0 0 | 0 0 0
0 0 3 | 6 0 0 | 0 0 0
0 7 0 | 0 9 0 | 2 0 0
------+-------+------
0 5 0 | 0 0 7 | 0 0 0
0 0 0 | 0 4 5 | 7 0 0
0 0 0 | 1 0 0 | 0 3 0
------+-------+------
0 0 1 | 0 0 0 | 0 6 8
0 0 8 | 5 0 0 | 0 1 0
0 9 0 | 0 0 0 | 4 0 0
>>> m.Answer
8 1 2 | 7 5 3 | 6 4 9
9 4 3 | 6 8 2 | 1 7 5
6 7 5 | 4 9 1 | 2 8 3
------+-------+------
1 5 4 | 2 3 7 | 8 9 6
3 6 9 | 8 4 5 | 7 2 1
2 8 7 | 1 6 9 | 5 3 4
------+-------+------
5 2 1 | 9 7 4 | 3 6 8
4 3 8 | 5 2 6 | 9 1 7
7 9 6 | 3 1 8 | 4 5 2
>>> 

批量生成數獨題目

Sudo.build(n, level)

n = 1~50 ; level = 1~7

矩陣資料保存在全域變數 Sudoku

>>> Sudo.build(6,5)
No. 1:
8 0 0 | 0 7 0 | 0 0 0
0 0 0 | 1 0 0 | 0 0 0
0 3 0 | 0 0 9 | 0 0 2
------+-------+------
3 0 0 | 0 0 6 | 0 0 1
0 1 9 | 0 0 0 | 6 0 4
0 0 6 | 3 0 0 | 7 0 5
------+-------+------
5 7 8 | 9 3 0 | 0 0 0
9 6 3 | 8 0 4 | 0 0 7
0 0 0 | 5 0 7 | 0 0 9
No. 2:
0 2 3 | 0 5 0 | 1 6 0
0 0 0 | 0 0 0 | 0 7 9
0 1 8 | 0 0 7 | 0 0 0
------+-------+------
0 0 0 | 0 0 9 | 0 0 0
0 0 0 | 0 7 0 | 5 0 3
0 0 0 | 5 0 1 | 0 0 4
------+-------+------
8 0 6 | 7 4 3 | 0 0 0
4 0 1 | 0 0 5 | 0 3 0
0 3 2 | 0 0 6 | 0 4 7
No. 3:
5 2 9 | 0 6 0 | 0 7 3
0 4 8 | 2 0 0 | 0 0 0
0 0 0 | 0 0 0 | 0 8 0
------+-------+------
4 0 0 | 0 0 0 | 0 0 1
0 0 0 | 0 9 0 | 0 3 4
2 9 7 | 0 4 0 | 0 0 0
------+-------+------
0 5 0 | 0 0 0 | 2 1 0
0 6 0 | 0 1 0 | 0 4 7
0 0 0 | 3 2 6 | 5 9 0
No. 4:
2 0 4 | 0 0 0 | 1 0 0
0 3 0 | 0 0 0 | 0 0 0
6 8 0 | 3 4 0 | 0 7 0
------+-------+------
3 4 0 | 0 8 0 | 0 0 0
0 0 0 | 2 0 4 | 6 0 3
0 0 2 | 6 3 0 | 0 0 4
------+-------+------
4 6 0 | 8 7 0 | 2 1 0
8 0 0 | 9 0 2 | 0 0 6
0 0 3 | 0 0 0 | 0 0 0
No. 5:
8 5 0 | 6 0 3 | 0 0 0
0 0 6 | 0 0 9 | 0 5 8
9 0 0 | 0 5 8 | 6 0 0
------+-------+------
0 4 0 | 0 0 0 | 9 0 0
0 0 0 | 0 0 4 | 5 6 3
0 0 9 | 5 3 0 | 7 0 0
------+-------+------
6 3 8 | 0 4 0 | 0 0 0
0 0 0 | 0 1 0 | 0 3 0
0 0 0 | 0 6 0 | 8 9 0
No. 6:
9 4 1 | 0 0 8 | 3 5 7
0 0 7 | 0 0 0 | 0 6 9
0 0 0 | 0 0 0 | 0 0 1
------+-------+------
0 0 5 | 0 0 0 | 0 1 2
0 0 6 | 0 8 0 | 5 0 0
7 0 8 | 0 0 0 | 6 0 4
------+-------+------
6 7 0 | 8 0 0 | 0 0 0
2 0 4 | 0 0 0 | 0 0 6
0 0 0 | 7 0 6 | 9 0 8
>>> 
>>> Sudoku[0]
[[8, 0, 0, 0, 7, 0, 0, 0, 0], [0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0],
 [0, 3, 0, 0, 0, 9, 0, 0, 2], [3, 0, 0, 0, 0, 6, 0, 0, 1],
 [0, 1, 9, 0, 0, 0, 6, 0, 4], [0, 0, 6, 3, 0, 0, 7, 0, 5],
 [5, 7, 8, 9, 3, 0, 0, 0, 0], [9, 6, 3, 8, 0, 4, 0, 0, 7],
 [0, 0, 0, 5, 0, 7, 0, 0, 9]]
>>> Sudoku[5]
[[9, 4, 1, 0, 0, 8, 3, 5, 7], [0, 0, 7, 0, 0, 0, 0, 6, 9],
 [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1], [0, 0, 5, 0, 0, 0, 0, 1, 2],
 [0, 0, 6, 0, 8, 0, 5, 0, 0], [7, 0, 8, 0, 0, 0, 6, 0, 4],
 [6, 7, 0, 8, 0, 0, 0, 0, 0], [2, 0, 4, 0, 0, 0, 0, 0, 6],
 [0, 0, 0, 7, 0, 6, 9, 0, 8]]
>>> 
>>> Sudoku[2].pprint()
5 2 9 | 0 6 0 | 0 7 3
0 4 8 | 2 0 0 | 0 0 0
0 0 0 | 0 0 0 | 0 8 0
------+-------+------
4 0 0 | 0 0 0 | 0 0 1
0 0 0 | 0 9 0 | 0 3 4
2 9 7 | 0 4 0 | 0 0 0
------+-------+------
0 5 0 | 0 0 0 | 2 1 0
0 6 0 | 0 1 0 | 0 4 7
0 0 0 | 3 2 6 | 5 9 0
>>> 

實戰“世界最難數獨”

出自搜狗百科詞條“世界最難數獨”,感覺這個“最”有點水份;難度不是太大,程式用時2.91秒,

>>> m = Sudo()
>>> m.Create([
 [0,0,5,3,0,0,0,0,0],
 [8,0,0,0,0,0,0,2,0],
 [0,7,0,0,1,0,5,0,0],
 [4,0,0,0,0,5,3,0,0],
 [0,1,0,0,7,0,0,0,6],
 [0,0,3,2,0,0,0,8,0],
 [0,6,0,5,0,0,0,0,9],
 [0,0,4,0,0,0,0,3,0],
 [0,0,0,0,0,9,7,0,0]])
Solving...
Soluted!
>>> m.Question
0 0 5 | 3 0 0 | 0 0 0
8 0 0 | 0 0 0 | 0 2 0
0 7 0 | 0 1 0 | 5 0 0
------+-------+------
4 0 0 | 0 0 5 | 3 0 0
0 1 0 | 0 7 0 | 0 0 6
0 0 3 | 2 0 0 | 0 8 0
------+-------+------
0 6 0 | 5 0 0 | 0 0 9
0 0 4 | 0 0 0 | 0 3 0
0 0 0 | 0 0 9 | 7 0 0
>>> m.Answer
1 4 5 | 3 2 7 | 6 9 8
8 3 9 | 6 5 4 | 1 2 7
6 7 2 | 9 1 8 | 5 4 3
------+-------+------
4 9 6 | 1 8 5 | 3 7 2
2 1 8 | 4 7 3 | 9 5 6
7 5 3 | 2 9 6 | 4 8 1
------+-------+------
3 6 7 | 5 4 2 | 8 1 9
9 8 4 | 7 6 1 | 2 3 5
5 2 1 | 8 3 9 | 7 6 4
>>> m.timeSolve()
2.914081335067749
>>> 

完整代碼

class Matrix():
    def __init__(self):
        self.val = [[0 for _ in range(9)] for _ in range(9)]
        self.data = tuple(tuple(j for j in i) for i in self.val)

    def __repr__(self):
        return str(self.val)

    def __eq__(self,other):
        return all([self[i]==s for i,s in enumerate(other.val)])
            
    def __getitem__(self,item):
        return self.val[item]

    def __setitem__(self,item,x):
        if len(x)==9 or set(x)=={i for i in range(1,10)}:
            self.val[item] = list(x)
        else:
            raise ValueError('x is list(), and its length is 9')

    def init1(self,lst=None):
        from random import sample
        from random import choice
        if lst!=None and isinstance(lst,list):
            if set(lst)!={i for i in range(1,10)}: lst=None
        while not self.valid:
            for i in range(9): self[i]=[0 for _ in range(9)]
            self.val[0] = lst if lst!=None else sample([_ for _ in range(1,10)],9)
            for i in range(2):
                if i==0:
                    self[1][:3] = sample(set(self[0])-set(self[0][:3]),3)
                    self[2][:3] = sample(set(self[0])-set(self.N[0]),3)
                else:
                    self[0][3:] = sample(set(self.T[0])-set(self[0]),6)
                self[1][3:-3] = sample(set(self[0])-set(self[0][3:-3])-set(self[1]),3)
                self[2][3:-3] = sample(set(self[0])-set(self.N[1]),3)
                self[1][-3:] = sample(set(self[0])-set(self[1]),3)
                self[2][-3:] = sample(set(self[0])-set(self[2]),3)
                self.val = self.T.val
            for i in range(3,9):
                for j in range(3,9):
                    t = self.fill(i,j)
                    if t!=set(): self[i][j]=choice(list(t))
                    else:break
                if t==set():break
        self.data = tuple(tuple(j for j in i) for i in self.val)
        return self

    def init(self,lst=None):
        from random import sample
        if lst!=None and isinstance(lst,list):
            if set(lst)!={i for i in range(1,10)}: lst=None
        t = False
        while not t:
            for i in range(9): self[i]=[0 for _ in range(9)]
            self.val[0] = lst if lst!=None else sample([_ for _ in range(1,10)],9)
            self[1][:3] = sample(set(self[0])-set(self[0][:3]),3)
            self[2][:3] = sample(set(self[0])-set(self.N[0]),3)
            #self[1][3:-3] = sample(set(self[0])-set(self[0][3:-3])-set(self[1]),3)
            #self[2][3:-3] = sample(set(self[0])-set(self.N[1]),3)
            t = Matrix.solve(self.val)
        self.data = tuple(tuple(j for j in i) for i in self.val)
        return self

    @property
    def valid(self):
        return all([set(i)=={i for i in range(1,10)} for i in self.val+self.N.val+self.T.val])

    def fill(self,i,j):
        if self[i][j]:return self[i][j]
        t = [x for x in [y for y in range(1,10) if y not in self[i]] if x not in self.T[j]]
        return {x for x in t if x not in self.N[i//3*3+j//3]}

    @property
    def T(self):
        t = Matrix()
        t.val = [[self.val[i][j] for i in range(9)] for j in range(9)]
        t.data = tuple(tuple(j for j in i) for i in t.val)
        return t

    @property
    def T1(self):
        t = Matrix()
        t.val = [[self[i][j] for j in range(8,-1,-1)] for i in range(9)]
        t.data = tuple(tuple(j for j in i) for i in t.val)
        return t

    @property
    def T2(self):
        t = Matrix()
        t.val = [[self[i][j] for j in range(9)] for i in range(8,-1,-1)]
        t.data = tuple(tuple(j for j in i) for i in t.val)
        return t
    
    @property
    def T3(self):
        t = Matrix()
        t.val = [[self[i][j] for j in range(8,-1,-1)] for i in range(8,-1,-1)]
        t.data = tuple(tuple(j for j in i) for i in t.val)
        return t

    @property
    def N(self):
        t = Matrix()
        t.val = [[self[i+3*m][j+3*n] for i in range(3) for j in range(3)]
                        for m in range(3) for n in range(3)]
        t.data = tuple(tuple(j for j in i) for i in t.val)
        return t

    @property
    def M(self):
        t = Matrix()
        t.val[3],t.val[5] = t.val[5],t.val[3]
        t.val = [[self[i+3*m][j+3*n] for i in range(3) for j in range(3)]
                        for m in range(3) for n in range(3)]
        t.data = tuple(tuple(j for j in i) for i in t.val)
        return t

    def R(self,x,y):
        if x not in [1,2,3] or y not in [1,2,3]:
            raise ValueError('x or y range: 1,2,3')
        if x==y: return self
        s = Matrix()
        s.val = self.val
        if x>y: x,y=y,x
        if x==1 and y==2:
            s[0],s[1],s[2],s[3],s[4],s[5] = s[3],s[4],s[5],s[0],s[1],s[2]
        if x==1 and y==3:
            s[0],s[1],s[2],s[6],s[7],s[8] = s[6],s[7],s[8],s[0],s[1],s[2]
        if x==2 and y==3:
            s[3],s[4],s[5],s[6],s[7],s[8] = s[6],s[7],s[8],s[3],s[4],s[5]
        return s

    def Rn(self,n,x,y):
        if n not in [1,2,3] or x not in [1,2,3] or y not in [1,2,3]:
            raise ValueError('n or x or y range: 1,2,3')
        if x==y: return self
        if x>y: x,y=y,x
        x,y = x-1+(n-1)*3,y-1+(n-1)*3
        s = self.T.T
        s[x],s[y] = s[y],s[x]
        return s

    def Cn(self,n,x,y):
        if n not in [1,2,3] or x not in [1,2,3] or y not in [1,2,3]:
            raise ValueError('n or x or y range: 1,2,3')
        if x==y: return self
        if x>y: x,y=y,x
        x,y = x-1+(n-1)*3,y-1+(n-1)*3
        s = self.T
        s[x],s[y] = s[y],s[x]
        return s.T

    def C(self,x,y):
        if x not in [1,2,3] or y not in [1,2,3]:
            raise ValueError('x or y range: 1,2,3')
        if x==y: return self
        s = self.T
        s.R(x,y)
        return s.T

    def pprint(self):
        for k,i in enumerate(self.val):
            for j,n in enumerate(i):
                print(n,end='' if j==8 else ' | ' if j%3==2 else ' ')
            print()
            if k%3==2 and k!=8: print('-'*6+'+'+'-'*7+'+'+'-'*6)

    def __find__(mat,i,j):
        for x in range(i,9):
            for y in range(j,9):
                if mat[x][y]==0: return x,y
        for x in range(9):
            for y in range(9):
                if mat[x][y]==0: return x,y
        return -1,-1

    def __valid__(mat,i,j,n):
        if all([n!=mat[i][j] for j in range(9)]):
            if all([n!=mat[i][j] for i in range(9)]):
                X,Y = i//3*3,j//3*3
                for x in range(X,X+3):
                    for y in range(Y,Y+3):
                        if mat[x][y]==n: return False
                return True
        return False

    def solve(mat,i=0,j=0):
        i,j = Matrix.__find__(mat,i,j)
        if i == -1: return True
        for n in range(1,10):
            if Matrix.__valid__(mat,i,j,n):
                mat[i][j] = n
                if Matrix.solve(mat,i,j): return True
                mat[i][j] = 0
        return False

    def create(self,mat):
        if mat==None and isinstance(mat,list):
            raise ValueError('mat is a list of 9x9 Matrix')
        if not all([len(j)==9 for j in mat]) or len(mat)!=9:
            print('Sudoku must be a 9x9 Matrix')
            return
        self.val = mat
        t = self.T.T
        tmp = [i for i in t.val+t.N.val+t.T.val]
        for i in tmp:
            j = [j for j in i if j!=0]
            if len(j)!=len(set(j)):
                print('Duplicate values in a row(or column or block).')
                return
        print('Solving...')
        if t.solve():
            ret = Sudo()
            print('Soluted!')
            ret.mat.val = mat
            self.data=ret.mat.data = tuple(tuple(j for j in i) for i in t.val)
            return ret
        else:
            self.data = ['Nil']
            print('No solution.')

    @property
    def answer(self):
        sudo = Matrix()
        sudo.val = self.data
        sudo.pprint()

class Sudo():
    def __init__(self,level=4):
        t = Matrix()
        self.mat = self.matrix = t.init()
        if level not in range(8):
            raise ValueError('level range: 1,2,3,4,5,6,7')
        zero = []
        from random import choice
        while len(zero)<level*10:
            if level==0: break
            t = [i for i in range(9)]
            t = (choice(t),choice(t))
            if t not in zero: zero.append(t)
        for i in zero:
            self.Modify(i[0]+1,i[1]+1,0)
        self.zero = sorted(zero)
        
    def __repr__(self):
        return str(self.mat)

    def pprint(self):
        self.matrix.pprint()

    @property
    def valid(self):
        return self.matrix.valid

    def build(n,level=4):
        global Sudoku
        if not isinstance(n,int) or n<1 or n>50:
            raise ValueError('level range: 1,2,3,...,50')
        #print('Initializing...')
        Sudoku = []
        for i in range(n):
            Sudoku.append(Sudo(level))
        for i,m in enumerate(Sudoku):
            print(f'No. {i+1}:')
            m.pprint()

    def Get(self,x,y):
        if x*y==0 or not -10<x<10 or not -10<y<10:
            raise ValueError('0<|x|,|y|<10')
        if x>0: x-=1
        if y>0: y-=1
        return self.mat.data[x][y]

    def Try(self,x=0,y=0):
        if x==0==y:
            return [(i+1,j+1) for i in range(9) for j in range(9) if self.mat[i][j]==0]
        if x*y==0 or not -10<x<10 or not -10<y<10:
            raise ValueError('0<|x|,|y|<10')
        if x>0: x-=1
        if y>0: y-=1
        num = self.mat.val[x][y]
        if num: return num
        return self.mat.fill(x,y)

    def Fill(self,x,y,value):
        if x*y==0 or not -10<x<10 or not -10<y<10:
            raise ValueError('0<|x|,|y|<10')
        if x>0: x-=1
        if y>0: y-=1
        if self.mat.val[x][y]==0:
            self.mat.val[x][y] = value
            return True
        else:
            return False

    def Modify(self,x,y,value):
        if x*y==0 or not -10<x<10 or not -10<y<10:
            print(x,y)
            raise ValueError('0<|x|,|y|<10')
        if x>0: x-=1
        if y>0: y-=1
        if self.mat.data[x][y]!=0:
            self.mat.val[x][y] = value
            return True
        else:
            return False

    @property
    def Question(self):
        sudo = self
        sudo.val = self.mat.data
        for i in self.zero:
            sudo.Fill(i[0]+1,i[1]+1,0)
        sudo.pprint()
        
    @property
    def Answer(self):
        return self.mat.answer

    def Create(self,matrix):
        zero = []
        for i,m in enumerate(matrix):
            for j,n in enumerate(m):
                if matrix[i][j]==0:
                    zero.append((i,j))
        self.zero = sorted(zero)
        self.mat.create(matrix)

    def Solve(self):
        if Matrix.solve(self.mat): return True
        return False

    def timeSolve(self):
        from time import time
        t = time()
        Matrix.solve(self.mat)
        print(time()-t)

matrixSample = [
	[8,0,0,0,0,0,0,0,0],
	[0,0,3,6,0,0,0,0,0],
	[0,7,0,0,9,0,2,0,0],
	[0,5,0,0,0,7,0,0,0],
	[0,0,0,0,4,5,7,0,0],
	[0,0,0,1,0,0,0,3,0],
	[0,0,1,0,0,0,0,6,8],
	[0,0,8,5,0,0,0,1,0],
	[0,9,0,0,0,0,4,0,0]]

代碼有點繁雜,還可能有不少Bug;本人有點偏愛用推導式解決問題,但這個“數獨游戲”也能夠簡單玩玩了,特別是批量生成數獨題目特別方便,下次再補個gui界面,用鍵鼠來游戲操作才方便,

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