Каковы математические/вычислительные принципы этой игры?
У моих детей есть эта забавная игра под названием Spot It! Ограничения игры (насколько я могу описать):
- Это колода из 55 карт.
- На каждой карте 8 уникальных изображений (т.е. на карте не может быть 2 одинакового изображения)
- Для любых двух карт, выбранных из колоды, есть 1 и только 1 соответствующее изображение.
- Соответствующие изображения могут быть различны по разному на разных картах, но это только для того, чтобы сделать игру более сложной (т.е. небольшое дерево по-прежнему соответствует более крупному дереву).
Принцип игры: перевернуть две карты, и тот, кто первым выбирает подходящее изображение, получает очко.
Вот изображение для уточнения:
![spot it]()
(Пример: вы можете видеть из нижних 2 карт выше, что совпадающее изображение - это зеленый динозавр. Между правым и нижним правым снимками это голова клоуна.)
Я пытаюсь понять следующее:
-
Какое минимальное количество разных изображений требуется для соответствия этим критериям и как вы это определяете?
-
Используя псевдокод (или Ruby), как бы вы создали 55 игровых карт из массива из N изображений (где N - минимальное число из вопроса 1)?
Update:
Изображения случаются более двух раз на колоду (вопреки тому, что некоторые догадывались). Посмотрите эту картинку из 3-х карт, каждая из которых имеет молнию: ![3 cards]()
Ответы
Ответ 1
Конечные проективные геометрии
axioms проективная (плоская) геометрия несколько отличаются от евклидовой геометрии:
- Каждые две точки имеют ровно одну строку, проходящую через них (это то же самое).
- Каждые две строки встречаются ровно в одной точке (это немного отличается от Евклида).
Теперь добавьте "конечный" в суп, и у вас возник вопрос:
Можем ли мы иметь геометрию всего с двумя точками? С 3 очками? С 4? С 7?
У этой проблемы еще есть открытые вопросы, но мы это знаем:
- Если есть геометрия с
Q
точками, то Q = n^2 + n + 1
и n
называется геометрией order
.
- В каждой строке есть
n+1
точек.
- От каждой точки передайте ровно строки
n+1
.
-
Общее количество строк также Q
.
-
И, наконец, если n
является простым, то существует геометрия порядка n
.
Какое это имеет отношение к головоломке, можно спросить.
Поместите card
вместо point
и picture
вместо line
, и аксиомы станут:
- Каждые две карты имеют ровно одну общую картину.
- Для каждых двух картин есть ровно одна карта, в которой есть обе.
Теперь давайте возьмем n=7
и имеем конечную геометрию order-7
с Q = 7^2 + 7 + 1
. Это делает строки Q=57
(картинки) и Q=57
точек (карт). Я думаю, разработчики головоломок решили, что 55 больше круглых, чем 57, и оставили 2 карты.
Мы также получаем n+1 = 8
, поэтому из каждой точки (карты) проходит 8 строк (появляется 8 изображений), и каждая строка (изображение) имеет 8 точек (появляется в 8 картах).
Здесь представлено представление самой известной конечной проективной (порядок-2) плоскости (геометрии) с 7 точками, известной как Fano Plane, скопирован из Noelle Evans - Страница проблем конечной геометрии
![enter image description here]()
Я думал создать изображение, объясняющее, как вышеупомянутый самолет порядка-2 мог быть похож на головоломку с 7 картами и 7 картинками, но тогда ссылка из вопроса math.exchange twin имеет именно такую диаграмму: Dobble-et-la-geometrie-finie
![Fano Plane]()
Ответ 2
Таким образом, есть k = 55 карт, содержащих m = 8 изображений из пула из n изображений.
Мы можем повторить вопрос "Сколько рисунков нам нужно, чтобы мы могли построить набор k-карточек с одним общим изображением между любыми парами карт?" равнозначно, спрашивая:
Для n-мерного векторного пространства и множества всех векторов, которые содержат ровно m элементов, равных одному и всем остальным нулям, насколько велика n, чтобы найти множество k векторов, попарно точечные продукты равны 1?
Есть точно (n выбрать m) возможные векторы для создания пар из. Поэтому нам, по крайней мере, нужно достаточно большое n, чтобы (n выбрать m) >= k. Это просто нижняя граница, поэтому для выполнения парного ограничения совместимости нам может понадобиться гораздо больше n.
Просто для экспериментов немного написал небольшую программу Haskell для расчета действительных наборов карт:
Изменить: Я понял, увидев решение Neil и Gajet, что алгоритм, который я использую, не всегда находит наилучшее возможное решение, поэтому все ниже не обязательно. Я скоро попытаюсь обновить свой код.
module Main where
cardCandidates n m = cardCandidates' [] (n-m) m
cardCandidates' buildup 0 0 = [buildup]
cardCandidates' buildup zc oc
| zc>0 && oc>0 = zerorec ++ onerec
| zc>0 = zerorec
| otherwise = onerec
where zerorec = cardCandidates' (0:buildup) (zc-1) oc
onerec = cardCandidates' (1:buildup) zc (oc-1)
dot x y = sum $ zipWith (*) x y
compatible x y = dot x y == 1
compatibleCards = compatibleCards' []
compatibleCards' valid [] = valid
compatibleCards' valid (c:cs)
| all (compatible c) valid = compatibleCards' (c:valid) cs
| otherwise = compatibleCards' valid cs
legalCardSet n m = compatibleCards $ cardCandidates n m
main = mapM_ print [(n, length $ legalCardSet n m) | n<-[m..]]
where m = 8
Полученное максимальное количество совместимых карт для m = 8 снимков на карту для различного количества изображений для выбора из n для первых нескольких n выглядит следующим образом:
![]()
Этот метод грубой силы не очень далеко, хотя из-за комбинаторного взрыва. Но я думал, что это может быть интересно.
Интересно, что при заданных m k увеличивается с n только до некоторого n, после чего оно остается постоянным.
Это означает, что для каждого количества изображений на карту есть определенное количество фотографий на выбор, что приводит к максимально возможному количеству юридических карт. Добавляя больше фотографий, чтобы выбрать из прошлого, оптимальное число больше не увеличивает количество юридических карт.
Первые несколько оптимальных k:
![optimal k table]()
Ответ 3
Я только нашел способ сделать это с 57 или 58 картинами, но теперь у меня очень плохая головная боль, я отправлю код ruby через 8-10 часов после того, как я спал хорошо! просто подсказка, мое решение, каждые 7 карт имеют одну и ту же марку, и все 56 карт могут быть построены с использованием моего решения.
вот код, который генерирует все 57 карт, о которых говорил ypercube. он использует ровно 57 изображений, и извините, что я написал реальный код С++, но зная, что vector <something>
- это массив, содержащий значения типа something
, легко понять, что делает этот код. и этот код генерирует карты P^2+P+1
, используя P^2+P+1
изображения, каждый из которых содержит P+1
изображение и общий общий 1 общий рисунок для каждого простого значения P. это означает, что мы можем иметь 7 карт с 7 картинками, каждая из которых имеет 3 изображения (для p = 2), 13 карт с 13 картинками (для p = 3), 31 карточку с 31 изображением (для p = 5), 57 карт для 57 изображений (для р = 7) и т.д....
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
vector <vector<int> > cards;
void createcards(int p)
{
cards.resize(0);
for (int i=0;i<p;i++)
{
cards.resize(cards.size()+1);
for(int j=0;j<p;j++)
{
cards.back().push_back(i*p+j);
}
cards.back().push_back(p*p+1);
}
for (int i=0;i<p;i++)
{
for(int j=0;j<p;j++)
{
cards.resize(cards.size()+1);
for(int k=0;k<p;k++)
{
cards.back().push_back(k*p+(j+i*k)%p);
}
cards.back().push_back(p*p+2+i);
}
}
cards.resize(cards.size()+1);
for (int i=0;i<p+1;i++)
cards.back().push_back(p*p+1+i);
}
void checkCards()
{
cout << "---------------------\n";
for(unsigned i=0;i<cards.size();i++)
{
for(unsigned j=0;j<cards[i].size();j++)
{
printf("%3d",cards[i][j]);
}
cout << "\n";
}
cout << "---------------------\n";
for(unsigned i=0;i<cards.size();i++)
{
for(unsigned j=i+1;j<cards.size();j++)
{
int sim = 0;
for(unsigned k=0;k<cards[i].size();k++)
for(unsigned l=0;l<cards[j].size();l++)
if (cards[i][k] == cards[j][l])
sim ++;
if (sim != 1)
cout << "there is a problem between cards : " << i << " " << j << "\n";
}
}
}
int main()
{
int p;
for(cin >> p; p!=0;cin>> p)
{
createcards(p);
checkCards();
}
}
снова извините за задержанный код.
Ответ 4
Здесь решение Gajet в Python, так как я нахожу Python более удобочитаемым. Я изменил его так, чтобы он работал и с не-простыми числами. Я использовал Thies для создания более понятного отображаемого кода.
from __future__ import print_function
from itertools import *
def create_cards(p):
for min_factor in range(2, 1 + int(p ** 0.5)):
if p % min_factor == 0:
break
else:
min_factor = p
cards = []
for i in range(p):
cards.append(set([i * p + j for j in range(p)] + [p * p]))
for i in range(min_factor):
for j in range(p):
cards.append(set([k * p + (j + i * k) % p
for k in range(p)] + [p * p + 1 + i]))
cards.append(set([p * p + i for i in range(min_factor + 1)]))
return cards, p * p + p + 1
def display_using_stars(cards, num_pictures):
for pictures_for_card in cards:
print("".join('*' if picture in pictures_for_card else ' '
for picture in range(num_pictures)))
def check_cards(cards):
for card, other_card in combinations(cards, 2):
if len(card & other_card) != 1:
print("Cards", sorted(card), "and", sorted(other_card),
"have intersection", sorted(card & other_card))
cards, num_pictures = create_cards(7)
display_using_stars(cards, num_pictures)
check_cards(cards)
С выходом:
*** *
*** *
****
* * * *
* * * *
* * * *
* * * *
* ** *
** * *
* * * *
* * * *
* * * *
****
Ответ 5
Другие описали общую схему проектирования (конечную проективную плоскость) и показали, как создавать конечные проективные плоскости простого порядка. Я просто хотел бы заполнить некоторые пробелы.
Конечные проективные плоскости могут быть сгенерированы для многих разных порядков, но они наиболее просты в случае простого порядка p
. Тогда целые числа по модулю p
образуют конечное поле, которое можно использовать для описания координат точек и прямых на плоскости. Для точек есть 3 разных вида координат: (1,x,y)
, (0,1,x)
и (0,0,1)
, где x
и y
могут принимать значения от 0
до p-1
. 3 разных типа точек объясняют формулу p^2+p+1
для количества точек в системе. Мы также можем описать линии с теми же тремя различными типами координат: [1,x,y]
, [0,1,x]
и [0,0,1]
.
Мы вычислим, падает ли точка и прямая, является ли точечное произведение их координат равным 0 mod p
. Так, например, точка (1,2,5)
и строка [0,1,1]
падают, когда p=7
с 1*0+2*1+5*1 = 7 == 0 mod 7
, но точка (1,3,3)
и строка [1,2,6]
не падают, так как 1*1+3*2+3*6 = 25 != 0 mod 7
.
Перевод на язык карточек и изображений, то есть карта с координатами (1,2,5)
содержит изображение с координатами [0,1,1]
, но карта с координатами (1,3,3)
не содержит изображения с координатами [1,2,6]
. Мы можем использовать эту процедуру для разработки полного списка карточек и изображений, которые они содержат.
Кстати, я думаю, что легче думать о картинах как о точках и картах как о строках, но есть двойственность в проективной геометрии между точками и линиями, поэтому это действительно не имеет значения. Однако в дальнейшем я буду использовать точки для изображений и линий для карт.
Такая же конструкция работает для любого конечного поля. Мы знаем, что существует конечное поле порядка q
тогда и только тогда, когда q=p^k
- основная степень. Поле называется GF(p^k)
, что означает "поле Галуа". Поля не так легко построить в случае простой мощности, как они в основном случае.
К счастью, тяжелая работа уже выполнена и реализована в свободном программном обеспечении, а именно Sage. Например, чтобы получить проективный дизайн плоскости порядка 4, просто введите
print designs.ProjectiveGeometryDesign(2,1,GF(4,'z'))
и вы получите результат, который выглядит как
ProjectiveGeometryDesign<points=[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10,
11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20], blocks=[[0, 1, 2, 3, 20], [0,
4, 8, 12, 16], [0, 5, 10, 15, 19], [0, 6, 11, 13, 17], [0, 7, 9, 14,
18], [1, 4, 11, 14, 19], [1, 5, 9, 13, 16], [1, 6, 8, 15, 18], [1, 7,
10, 12, 17], [2, 4, 9, 15, 17], [2, 5, 11, 12, 18], [2, 6, 10, 14, 16],
[2, 7, 8, 13, 19], [3, 4, 10, 13, 18], [3, 5, 8, 14, 17], [3, 6, 9, 12,
19], [3, 7, 11, 15, 16], [4, 5, 6, 7, 20], [8, 9, 10, 11, 20], [12, 13,
14, 15, 20], [16, 17, 18, 19, 20]]>
Я интерпретирую это следующим образом: есть 21 изображение, помеченное от 0 до 20. Каждый из блоков (строка в проективной геометрии) сообщает мне, какие изображения появляются на карте. Например, первая карта будет иметь фотографии 0, 1, 2, 3 и 20; вторая карта будет иметь изображения 0, 4, 8, 12 и 16; и т.д.
Система порядка 7 может быть сгенерирована с помощью
print designs.ProjectiveGeometryDesign(2,1,GF(7))
который генерирует выходные данные
ProjectiveGeometryDesign<points=[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10,
11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28,
29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46,
47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56], blocks=[[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6,
56], [0, 7, 14, 21, 28, 35, 42, 49], [0, 8, 16, 24, 32, 40, 48, 50], [0,
9, 18, 27, 29, 38, 47, 51], [0, 10, 20, 23, 33, 36, 46, 52], [0, 11, 15,
26, 30, 41, 45, 53], [0, 12, 17, 22, 34, 39, 44, 54], [0, 13, 19, 25,
31, 37, 43, 55], [1, 7, 20, 26, 32, 38, 44, 55], [1, 8, 15, 22, 29, 36,
43, 49], [1, 9, 17, 25, 33, 41, 42, 50], [1, 10, 19, 21, 30, 39, 48,
51], [1, 11, 14, 24, 34, 37, 47, 52], [1, 12, 16, 27, 31, 35, 46, 53],
[1, 13, 18, 23, 28, 40, 45, 54], [2, 7, 19, 24, 29, 41, 46, 54], [2, 8,
14, 27, 33, 39, 45, 55], [2, 9, 16, 23, 30, 37, 44, 49], [2, 10, 18, 26,
34, 35, 43, 50], [2, 11, 20, 22, 31, 40, 42, 51], [2, 12, 15, 25, 28,
38, 48, 52], [2, 13, 17, 21, 32, 36, 47, 53], [3, 7, 18, 22, 33, 37, 48,
53], [3, 8, 20, 25, 30, 35, 47, 54], [3, 9, 15, 21, 34, 40, 46, 55], [3,
10, 17, 24, 31, 38, 45, 49], [3, 11, 19, 27, 28, 36, 44, 50], [3, 12,
14, 23, 32, 41, 43, 51], [3, 13, 16, 26, 29, 39, 42, 52], [4, 7, 17, 27,
30, 40, 43, 52], [4, 8, 19, 23, 34, 38, 42, 53], [4, 9, 14, 26, 31, 36,
48, 54], [4, 10, 16, 22, 28, 41, 47, 55], [4, 11, 18, 25, 32, 39, 46,
49], [4, 12, 20, 21, 29, 37, 45, 50], [4, 13, 15, 24, 33, 35, 44, 51],
[5, 7, 16, 25, 34, 36, 45, 51], [5, 8, 18, 21, 31, 41, 44, 52], [5, 9,
20, 24, 28, 39, 43, 53], [5, 10, 15, 27, 32, 37, 42, 54], [5, 11, 17,
23, 29, 35, 48, 55], [5, 12, 19, 26, 33, 40, 47, 49], [5, 13, 14, 22,
30, 38, 46, 50], [6, 7, 15, 23, 31, 39, 47, 50], [6, 8, 17, 26, 28, 37,
46, 51], [6, 9, 19, 22, 32, 35, 45, 52], [6, 10, 14, 25, 29, 40, 44,
53], [6, 11, 16, 21, 33, 38, 43, 54], [6, 12, 18, 24, 30, 36, 42, 55],
[6, 13, 20, 27, 34, 41, 48, 49], [7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 56], [14, 15,
16, 17, 18, 19, 20, 56], [21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 56], [28, 29, 30,
31, 32, 33, 34, 56], [35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 56], [42, 43, 44, 45,
46, 47, 48, 56], [49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56]]>
Ответ 6
Используя z3
доказательство теоремы
Пусть P
- количество символов на карту. Согласно эта статья и ypercubeᵀᴹ
ответ, есть карты и символы N = P**2 - P + 1
, соответственно. Колода карт может быть представлена с матрицей инцидентов, которая имеет строку для каждой карты и столбец для каждого возможного символа. Его элемент (i,j)
1
, если на карте i
есть символ j
. Нам нужно только заполнить эту матрицу этими ограничениями:
- каждый элемент равен нулю или одному
- сумма каждой строки точно равна
P
- сумма каждого столбца точно равна
P
- любые две строки должны иметь ровно один символ в общем
Это означает N**2
переменные и N**2 + 2*N + (N choose 2)
ограничения. Кажется, он управляется в течение не долгого времени с z3
для небольших входов.
edit: К сожалению, для этого метода P = 8 слишком велика. Я убил процесс после 14 часов времени вычисления.
from z3 import *
from itertools import combinations
def is_prime_exponent(K):
return K > 1 and K not in 6 # next non-prime exponent is 10,
# but that is too big anyway
def transposed(rows):
return zip(*rows)
def spotit_z3(symbols_per_card):
K = symbols_per_card - 1
N = symbols_per_card ** 2 - symbols_per_card + 1
if not is_prime_exponent(K):
raise TypeError("Symbols per card must be a prime exponent plus one.")
constraints = []
# the rows of the incidence matrix
s = N.bit_length()
rows = [[BitVec("r%dc%d" % (r, c), s) for c in range(N)] for r in range(N)]
# every element must be either 1 or 0
constraints += [Or([elem == 1, elem == 0]) for row in rows for elem in row]
# sum of rows and cols must be exactly symbols_per_card
constraints += [Sum(row) == symbols_per_card for row in rows]
constraints += [Sum(col) == symbols_per_card for col in transposed(rows)]
# Any two rows must have exactly one symbol in common, in other words they
# differ in (symbols_per_card - 1) symbols, so their element-wise XOR will
# have 2 * (symbols_per_card - 1) ones.
D = 2 * (symbols_per_card - 1)
for row_a, row_b in combinations(rows, 2):
constraints += [Sum([a ^ b for a, b in zip(row_a, row_b)]) == D]
solver = Solver()
solver.add(constraints)
if solver.check() == unsat:
raise RuntimeError("Could not solve it :(")
# create the incidence matrix
model = solver.model()
return [[model[elem].as_long() for elem in row] for row in rows]
if __name__ == "__main__":
import sys
symbols_per_card = int(sys.argv[1])
incidence_matrix = spotit_z3(symbols_per_card)
for row in incidence_matrix:
print(row)
Результаты
$python spotit_z3.py 3
[0, 0, 1, 1, 0, 1, 0]
[0, 0, 0, 0, 1, 1, 1]
[0, 1, 0, 1, 0, 0, 1]
[1, 1, 0, 0, 0, 1, 0]
[0, 1, 1, 0, 1, 0, 0]
[1, 0, 0, 1, 1, 0, 0]
[1, 0, 1, 0, 0, 0, 1]
python spotit_z3.py 3 1.12s user 0.06s system 96% cpu 1.225 total
$ time python3 spotit_z3.py 4
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 1, 1, 0, 1, 0]
[0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 1, 1, 0, 1, 0, 0]
[0, 0, 0, 1, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1]
[0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0]
[0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 1]
[0, 0, 1, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0]
[0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 1]
[0, 1, 0, 0, 1, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0]
[0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0]
[1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1]
[1, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 0]
[1, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0]
[1, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0]
python spotit_z3.py 4 664.62s user 0.15s system 99% cpu 11:04.88 total
$ time python3 spotit_z3.py 5
[1, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
[0, 0, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 0]
[0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0]
[0, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 0, 0]
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 0]
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 0]
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 1]
[0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
[0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
[0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
[0, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0]
[0, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 1]
[1, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0]
[0, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0]
[0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0]
[0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 1]
[1, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1]
[1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0]
[0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 0]
[0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 1]
[1, 0, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 0]
python spotit_z3.py 5 1162.72s user 20.34s system 99% cpu 19:43.39 total
$ time python3 spotit_z3.py 8
<I killed it after 14 hours of run time.>
Ответ 7
Для тех, у кого проблемы с проективной геометрией плана с 57 точками, есть действительно хороший, интуитивный способ построить игру с 57 картами и 57 символами (на основе ответа Yuval Filmus для этот вопрос):
- Для карт с 8 символами создайте сетку 7x7 уникальных символов.
- Добавьте дополнительные 8 символов для "наклонов" от 0 до 6, плюс один для бесконечности.
- Каждая карта представляет собой линию на сетке (7 символов) плюс один символ из набора наклона для наклона линии. Линии имеют смещение (то есть начальную точку слева) и наклон (т.е. Сколько символов поднимается для каждого шага вправо). Когда линия выходит из сетки вверху, снова введите ее внизу. См. Этот пример рисунка (фотографии из boardgamegeek) для двух таких карт:
![Две примерные карты (красный и зеленый), взятые в виде строк из сетки]()
В примере я беру одну строку с наклоном нуль (красный) и один с наклоном 1 (зеленый). Они пересекаются в одной общей точке (сова).
Этот метод гарантирует, что любые две карты имеют ровно один общий символ, потому что
- Если наклоны разные, тогда линии всегда будут пересекаться ровно в одну точку.
- Если наклоны совпадают, то линии не пересекаются, и из сетки не будет общего символа. В этом случае символ наклона будет таким же.
Таким образом, мы можем построить карты 7x7 (7 смещений и 7 наклонов).
Мы также можем построить семь дополнительных карт из вертикальных линий через сетку (т.е. брать каждый столбец). Для них используется значок бесконечности.
Поскольку каждая карта состоит из семи символов из сетки и ровно одного символа "склона", мы можем создать одну дополнительную карту, которая просто состоит из всех 8 символов склона.
Это оставляет нам 7x8 + 1 = 57 возможных карт и 7 x 7 + 8 = 57 обязательных символов.
(Естественно, что это работает только с сеткой размера большого числа (например, n = 7). В противном случае линии с различным наклоном могут иметь ноль или более одного пересечения, если наклон является делителем размера сетки.)