OPLOSSEN VAN MOEILIJKE SUDOKU'S
Sudoku’s vormen voor talrijke mensen een denksport die veel ontspanning oplevert en in een aantal gevallen ook veel inspanning. Talrijke sites en talrijke puzzleboekjes bieden grote aantallen sudoku’s aan voor de liefhebber. Vaak staat de moeilijkheidsgraad er ook bij vermeld. De door de verschillende auteurs gebruikte indelingen zijn echter vaak verschillend en de hierbij gehanteerde criteria zijn in de meeste gevallen onnavolgbaar. Sommigen onderscheiden slechts 4 moeilijkheidsgraden, anderen zelfs wel 13.
Veel sites besteden slechts marginaal aandacht aan de oplossingsmethode (of methoden). Ook is niet altijd duidelijk welk bereik de gebruikte oplossingsmethode heeft. Is deze ook met succes toepasbaar op zeer lastige sudoku’s?
Op deze pagina zal ik u een oplossingsmethode aanreiken die:
- moeilijke sudoku’s kraakt, ook extreem moeilijke,
- tevens aantoont dat de gevonden oplossing de enige is,
- slechts uit een klein aantal betrekkelijk eenvoudige stappen bestaat, die dan wel een of meer keren uitgevoerd moeten worden.
Stefan Heine, een autoriteit op het gebied van extreem moeilijke sudoku’s, stelt sudoku’s samen op het niveau van nationale kampioenschappen en neemt zelf ook deel aan wereldkampioenschappen. Welke oplossingsmethoden zijn er nu voor (extreem) moeilijke sudoku’s?
1.
Moeilijke sudoku’s zijn weliswaar met zuivere logica op te lossen, maar dat duurt vaak erg lang. De door mij ontwikkelde oplossingsmethode is gebaseerd op logisch redeneren en inderdaad gaat daar tijd in zitten bij extreem moeilijke sudoku’s. Zo’n sudoku kan mij wel een paar uur of zelfs langer kosten! Maar mijn oplossingsmethode levert met zekerheid een correcte invulling van de sudoku, zoals gebleken is na het volledig doorwerken van meerdere nummers van de volgende tijdschriften:
- SUDOKU extrem bis hardcore (Stefan Heine),
- Denksport Sudoku 12-13* cum laude,
- Denksport Sudoku 14-15* summit.
In totaal heb ik uit deze tijdschriften honderden sudoku’s opgelost zonder dat er problemen ontstonden. Zelfs de oplossing van de beruchte sudoku van Arto Inkala uit 2012 is prima met deze methode te doen. Wiskundig is wel in te zien dat deze methode altijd werkt en volledig dekkend is. Deze methode is echter ongeschikt als men een (extreem) moeilijke sudoku snel wil oplossen. Daar staat dan wel tegenover dat men tijdens het oplossen de meest onverwachte en verrassende wiskundige effecten tegen kan komen. Dit maakt dat de oplossingsweg boeiend en voldoening gevend iis.
2.
Ook wordt vaak patroonherkenning genoemd als mogelijke aanpak. Bedoeld wordt dan het volgende. In de op te lossen sudoku worden natuurlijk eerst de gemakkelijk te vinden cijfers ingevuld. Daarna worden in de dan nog lege velden alle mogelijke kandidaat-cijfers ingevuld, netjes in een 9x9 schema. In het geheel van deze schema's zijn dan soms patronen te herkennen die laten zien dat sommige cijfers in de 9x9 schema's geschrapt kunnen worden. Bekende patronen zijn X-wing, XY-Wing, Jelly-Fish, Sword-Fish enz. De hoop is dan dat zodoende alleen de juiste cijfers nog overblijven.
Men moet dan dus patronen herkennen. Men weet dan echter nooit zeker of alle aanwezige patronen gezien zijn! Nog erger: wordt dan de volledige oplossing ook bereikt? Ik heb echter zelf nog nooit een voorbeeld van een extreem moeilijke sudoku met patroonherkenning volledig zien oplossen.
Stefan Heine raadt die methode dan ook af.
3.
Voor snelle oplossingen moet men echter korte wegen kennen. Deze heb ik tot op heden echter nog niet kunnen vinden.
Aanbevolen methode
J. de Ruiter
1 oktober 2018
Stap 1
We gaan eerst na, zonder verdere ingewikkeldheden te plegen, welke cijfers we nog meer kunnen invullen, uitgaande van de eis dat in elke rij, elke kolom en elk van de 9 deelvierkanten steeds alle cijfers 1 t/m 9 staan. Dus vormen van “slim” kijken zijn hier niet aan de orde!
In de meeste gevallen zullen we dan een of meer extra cijfers vinden.
Stap 2
We gaan nu op zoek naar velden waar nog slechts 2 cijfers mogelijk zijn.
Het is hierbij niet strikt nodig om alle velden met 2 cijfers te vinden. Wel zoveel als maar lukt.
Stap 3
Kies een van de velden waar nog slechts 2 cijfers mogelijk zijn, bij voorkeur een getallenpaar waarvan al direct te zien is dat minstens een van de twee getallen aardig wat extra invullingen geeft.
In sommige gevallen is een beter alternatief: kies een rij, kolom of deelvierkant waarbij een bepaald cijfer nog slechts in 2 velden mogelijk is.
Werk beide mogelijkheden uit (op basis van stap 1 en stap 2) net zover tot je niet verder kunt.
Dan doet zich een van de volgende uitkomsten voor.
3.0
Beide mogelijkheden leiden slechts tot een gedeeltelijke invulling. Hier zijn geen treffers bij. We spreken van een treffer als beide invullingen een voorheen nog leeg veld gaan vullen, met ofwel hetzelfde cijfer ofwel twee verschillende cijfers.
Terug naar stap 3, voor een nieuwe poging.
3.1
Beide mogelijkheden geven slechts een gedeeltelijke invulling, maar hier zijn wel treffers bij. Dan kunnen we dus in de betreffende velden nu ofwel een cijfer ofwel een getallenpaar invullen.
Met de aldus bijgewerkte sudoku gaan we nu opnieuw aan de slag, te beginnen met stap 1.
3.2
Een van beide mogelijkheden geeft een tegenspraak. Dan is de andere mogelijkheid dus juist.
We beschouwen hier eerst het geval dat deze juiste mogelijkheid nog maar een gedeeltelijke invulling geeft.
Met deze sudoku gaan we dan opnieuw aan de slag, te beginnen met stap 2.
3.3
Een van beide mogelijkheden geeft een tegenspraak. Dan is de andere kandidaat dus juist. We beschouwen nu het geval dat deze mogelijkheid zelfs tot een volledige invulling leidt.
Dan hebben we dus de oplossing van de sudoku en dit is ook de enige.
Klaar dus.
3.4.
Geen van beide mogelijheden heeft tot een tegenspraak geleid.
Een van de twee mogelijkheden heeft zelfs een volledige invulling gegeven.
Dan is dit een oplossing.
We zoeken echter alle oplossingen. Dat betekent dat wij van de andere mogelijkheid moeten laten zien dat deze tot een tegenspraak leidt. Dat zal dus moeten gebeuren door deze mogelijkheid apart te onderzoeken.
We vullen dus deze mogelijkheid (onmogelijkheid moeten we eigenlijk zeggen) in en keren nu met deze sudoku terug naar stap 1 (voor zover nog niet uitgevoerd).
Met de nu bekende werkwijze kan de sudoku steeds verder ingevuld worden en uiteindelijk zal deze weg tot het gewenste einde (dat het een sudoku zonder oplossing is) moeten leiden.
Maar er zijn extreem moeilijke sudoku’s waar deze aanpak nog niet toereikend is.
We hebben het dan over de meest moeilijke sudoku’s die nog maar ternauwernood door logisch redeneren opgelost kunnen worden. Dit zijn sudoku’s die op het niveau van nationale en internationale kampioenschappen liggen.
De hiervoor geschetste aanpak levert bij dit soort sudoku’s misschien wel een aantal extra cijfers en getallenparen op, maar op een gegeven moment valt er bij stap 3 niets meer te kiezen en is de oplossing nog niet bereikt. Dan wordt het tijd om nog een nieuw middel in te strijd te gooien en dat is de opsplitsing van de sudoku in 2 of zelfs nog meer mogelijke sudoku’s.
Stap 4
Opsplitsing van de sudoku in 2 of zelfs meer sudoku’s.
Kies een veld waar nog slechts 2 cijfers mogelijk zijn of kies een rij, kolom of deelvierkant waarbij een bepaald cijfer nog slechts in 2 velden mogelijk is. Dan ontstaan 2 sudoku’s en deze gaan we apart onderzoeken m.b.v. stap 1 t/m 3.
Deze aanpak zal na kortere of langere tijd leiden tot de conclusie dat de ene mogelijkheid onjuist en de andere juist is. De juiste zal ook oplossing van de sudoku geven.
Bij extreem moeilijke sudoku’s kan het voorkomen dat men nog verder moet gaan en 2 mogelijkheden met nog 2 andere mogelijkheden moet combineren. Dan ontstaan 2 x 2 = 4 sudoku’s die men elk afzonderlijk moet onderzoeken. Echter, ze hebben elk dan wel 2 gegeven cijfers meer dan de ongesplitste sudoku, dus de moeilijkheidsgraad is dan afgenomen.
3 uitgewerkte voorbeelden (zonder stap 4)
Uitgewerkte voorbeelden.pdf
De sudoku van Arto Inkala (2012) opgelost
J. de Ruiter
December 2019
In 2012 kwam de Finse wiskundige Arto Inkala met het spectaculaire bericht dat hij de moeilijkste sudo ter wereld zou hebben onworpen.
Deze puzzle kon volgens hem alleen door de scherpste geesten opgelost worden.
Dit is de sudoku:
Veel media hebben hier destijds aandacht aan besteed.
Dit bericht kwam ik in december 2019 tegen. Uiteraard heb ik direct op Google gekeken wat ik hier nog meer over kon vinden. Dat was niet veel meer dan allerlei herhalingen van dit bericht.
Als wiskundige en gedreven fan van het oplossen van extreem moeilijke sudoku’s was ik natuurlijk direct gegrepen door dit bericht. Ik heb in de afgelopen jaren heel wat vrije tijd besteed aan het oplossen van extreem moeilijke sudoku’s en uiteindelijk is het mij gelukt een oplossingsmethde te vinden die volgens mij toereikend is voor elke sudoku, hoe moeilijk ook.
Deze methode kunt u ook op deze website vinden, samen met enige uitgewerkte voorbeelden.
Toen ik dus het bericht las over deze sudoku, was ik direct gegrepen door de vraag in hoeverre mijn oplossingsmethode toereikend zou zijn om deze sudoku te kraken. Als dit zou lukken, dan lijkt het mij voldoende bewezen dat mijn oplossingsmethode inderdaad effectief is voor elke sudoku. Als dit echter niet zou lukken, dan is het mij wel duidelijk dat het hier om een sudoku gaat die met kop en schouders boven alle andere sudoku’s uitsteekt.
Dus zeer gemotiveerd aan de slag gegaan.
Allereerst heb ik gekeken of er lege velden zijn die met enige moeite alsnog ingevuld kunnen worden. Die waren er niet, zoals te verwachten was.
Toen nagegaan of er lege velden zijn waar slechts twee cijfers mogelijk zijn. Ik kon maar één veld vinden waar dat het geval was, nl. het 7e veld in de 8e rij. Hier kunnen alleen maar de cijfers 3 en 9 staan. Dit is de eerste plek waar zich maar twee mogelijkheden voordoen.
Vervolgens nagegaan of er rijen, kolommen of deelvierkanten zijn waarbij een bepaald cijfer nog slechts in twee velden kan staan. Dit blijkt vier keer voor te komen.
- In de 2e kolom kan het cijfer 8 alleen op de 5e en de 6e positie staan (tweede plek).
- In de 5e kolom kan het cijfer 5 alleen op de 1e en de 2e positie staan (derde plek).
- In de 6e rij kan het cijfer 7 alleen op de 1e en de 3e positie staan (vierde plek).
- In de 6e rij kan het cijfer 5 alleen op de 7e en de 9e positie staan (vijfde plek).
Dit zijn nog eens vier plekken waar zich ook twee mogelijkheden voordoen.
Samen betekent dit dat we vijf plekken kunnen aanwijzen waar slechts twee mogelijkheden zijn.
Als we alle mogelijke sudoku’s zouden willen bestuderen die hieruit voortvloeien, dan komen we uit op 2x2x2x2x2 = 32 mogelijke sudoku’s.
We moeten dan 32 sudoku’s bestuderen die elk 5 cijfers meer bevatten dan de sudoku van Arto Inkala. Dat is waarschijnlijk prima te doen, maar we moeten dan wel 32 sudoku’s bestuderen.
Op grond van mijn ervaring met het oplossen van extreem moeilijke sudoku’s schat ik in dat 3 extra cijfers mij in staat zullen stellen de bijbehorende sudoku’s te bestuderen. Daarom kies ik voor uitsplitsing van de sudoku van Arto Inkala in 2x2x2 = 8 mogelijke sudoku’s.
Voor de vijf plekken waar zich de twee mogelijkheden voordoen, kies ik de plekken 1, 4 en 5.
Waarom deze drie plekken nu juist? Hier heb ik geen zwaarwegende argumenten voor, ik hoop alleen dat dit een goede keuze is. Als dit niet het geval blijkt te zijn, dan ga ik gewoon over op een andere keuze. In totaal zijn 10 keuzes mogelijk.
De 8 mogelijke sudoku’s die het gevolg zijn van de genomen keuze heb ik stuk voor stuk apart onderzocht. En wat bleek? Mijn oplossingsmethode, zoals ook op deze site beschreven, werkte perfect. De 8 sudoku’s bleken in moeilijkheidsgraad vergelijkbaar te zijn met de sudoku’s uit het Nederlands tijdschrift Sudoku 12 –13* cum laude (Denksport). Dit soort sudoku’s los ik zonder problemen op, ook al heb ik dan soms wel een paar uur per sudoku nodig.
Voor de 8 mogelijke sudoku’s heb ik in totaal ca. 8 x 2 uur = 16 uur nodig gehad.
Zoals te verwachten viel, bleken 7 van deze 8 sudoku’s geen oplossing te hebben en 1 had precies één oplossing.
Opmerking
In feite hebben we hier stap 4 van de aanbevolen methode toegepast.
Suggestie
Een goede oefening is om nu zelf eens te proberen deze 8 sudoku's zelf te kraken met de methode die ik beschreven heb.
Als u daarin geslaagd bent en u meldt mij dat per mail, dan vermeld ik uw naam hier op deze site.
E-mail: jderuiter08@gmail.com
Oplossingsmethode W.H.A. Schilders
- de Ruiter
Juli 2020
Verwijzing
Het boek van W.H.A. Schilders, in 2020 in drie delen verschenen:
- Los elke sudoku op – Sudoku oplossen in 9 stappen
- Medium sudoku’s oplossen – Oplossen van sudoku’s met 69 sterren / stippen
- Moeilijke sudoku’s oplossen – Oefenmateriaal met uitleg voor lastige sudoku’s
1e deel: Sudoku oplossen in 9 stappen.
De eerste 8 stappen betreffen elementaire stappen die vrij algemeen bekend zijn. Tevens wordt gewezen op de bruikbaarheid van een kruis (of X-wing) indien aanwezig en herkend door de puzzelaar. Echt interessant wordt het pas als stap 9 wordt behandeld. Een laatste redmiddel, schrijft de auteur.
Dit houdt in: een getallenpaar kiezen; als het ene getal tot een tegenspraak leidt, dan moet het andere getal dus juist zijn. Eventueel kan men alle getallenparen afgaan. Vervolgens wordt een systematische manier beschreven om deze methode te gebruiken. De schrijver legt deze uit aan de hand van een voorbeeld en als resultaat zien we dan een lange, omstandige en administratief ingewikkelde weg die naar de oplossing leidt. Maar het gekozen voorbeeld is helaas wel een sudoku die niet moeilijk te noemen is. De meerwaarde van deze methode komt dus niet goed uit de verf en het blijft ook nog wat vaag wat het laatste redmiddel nu precies inhoudt.
Een alternatief voor het laatste redmiddel
Vervolgens vraagt de schrijver zich af of er niet een alternatief is voor deze systematische manier die nogal omslachtig is. Dit is er volgens de schrijver. Kies een geschikt getallenpaar en werk beide getallen van dit paar wat verder uit. Dan kan het zijn dat deze twee uitwerkingen tot gelijke invulling van een of meer nog lege velden leiden. Deze invullingen zijn dan dus juist en dus is de oplossing van de sudoku dan wat verder opgeschoten.
Het is duidelijk dat hier sprake is van een krachtig hulpmiddel. De schrijver geeft echter maar enkele voorbeelden van vrij eenvoudige sudoku’s die na één keer toepassen van dit alternatief al meteen opgelost zijn.
Daarom is het interessant om het derde deel van zijn boek erbij te pakken om te zien hoe ver de reikwijdte van dit alternatief strekt.
3e deel: Oefenmateriaal met uitleg voor lastige sudoku’s.
Het 3e deel bevat in totaal 43 sudoku’s waarvan 31 met een toelichting bij de oplossing.
De auteur maakt hierbij uitsluitend gebruik van de alternatieve oplossingsmethode uit stap 9.
Puzzel 1 t/m 24: 24 sudoku’s met volledige uitleg
5 oefenpuzzels met korte uitleg
De sudoku van Arto Inkala (een van de moeilijkste sudoku’s ter wereld)
In 2012 gepubliceerd als een van de allermoeilijkste sudoku’s ter wereld. Een eerste invulling levert geen enkel cijfer op en slechts één getallenpaar, nl. 39 in (R8,K7). Dus hier is direct duidelijk dat deze puzzel een stuk gecompliceerder zal zijn!
De auteur gaat uiteraard deze uitdaging aan. Na een redenering die in hoge mate onvolledig is meldt de auteur vervolgens opgewekt dat de moeilijkste sudoku ter wereld nu is opgelost en dat dit bewijst hoe krachtig de methode is! De hier gevolgde redenering kan echter geen oplossing genoemd worden! Met een oplossingsmethode bedoelen we dat we op grond van logische redenering concluderen welke invullingen in een nog leeg veld toelaatbaar zijn en welke niet. In de “oplossing” van Schilders worden echter tot drie keer toe wel aanwezige mogelijkheden gewoon genegeerd en niet onderzocht.
Een nog moeilijker sudoku
De auteur stelt voor om hier een veld te zoeken waar slechts 3 cijfers mogelijk zijn met bovendien de eigenschap dat elk van deze drie cijfers na invulling leidt tot een sudoku met minstens een getallenpaar. Dan ontstaan drie sudoku’s die net als de sudoku van Arto Inkala kunnen worden bestudeerd. Naar verwachting zullen dan twee van de drie keuzes tot een tegenspraak leiden en de andere tot een oplossing.Dit is verbazingwekkend te noemen voor de aandachtige lezer!
Opmerking
Als deze sudoku nog moeilijker is dan de beruchte sudoku van Arto Inkala, dan ligt het eerder voor de hand de sudou op te splitsen in 4 of nog meer sudoku's. Getallenparen lijken niet te vinden, maar er zijn direct al 5 andersoortige paren aan te wijzen. Dus hier liggen heel wat mogelijkheden.
12 extra sudoku’s om te oefenen
Conclusies
In totaal staan er 43 sudoku’s in deel 3. Van de eerste 29 sudoku’s zijn slechts een paar wat lastiger. Van de laatste 12 sudoku’s (de extra oefensudoku’s zonder toelichting) zijn hooguit een paar echt moeilijk.
Het aantal echt moeilijke voorbeelden is dus beperkt.
De sudoku van Arto Inkala is hier echter niet opgelost.
De zgn. alternatieve methode (stap 9) is een verrassende en significant grote stap voorwaarts bij het oplossen van minder eenvoudige sudoku’s. Deze stap voorwaarts houdt dus in dat men een stuk verder kan komen als men een geschikt getallenpaar kiest en beide cijfers van dat paar een stuk verder probeert uit te werken. Dan kan het gebeuren dat beide cijfers leiden tot dezelfde invulling van een of meer nog lege velden (treffers) en daarmee is die invulling dus juist. De auteur vermeldt niet expliciet dat het beter is deze invulling altijd zover mogelijk door te voeren. Als een van de cijfers leidt tot een tegenspraak dan kan het andere cijfer dus ingevuld worden en heb je ook alle uitwerkingen die daaruit volgen. Het kan ook voorkomen (zelfs bij extreem moeilijke sudoku’s) dat een van de beide cijfers leidt tot de volledige invulling van de sudoku. Dat is dan dus een oplossing. De auteur noemt dit een gelukje, maar feitelijk horen we dan nog wel te bewijzen dat het andere cijfer tot een tegenspraak voert. Als dat niet direct lukt, dan kiezen we bij dat andere cijfer ook een getallenpaar en dan zullen we moeten laten zien dat beide cijfers van dat getallenpaar tot een tegenspraak leiden.
Als een gekozen getallenpaar ons niet verder brengt, dan kan weer een nieuw getallenpaar worden gekozen.
De auteur wekt bij herhaling de indruk dat met deze aanpak (stap 9 en dan de alternatieve methode) elke sudoku (hoe moeilijk dan ook) opgelost kan worden. Dit is helaas niet het geval. Men kan heel ver komen met deze methode, zeker na langdurige ervaring hiermee opgedaan te hebben, maar op een gegeven moment komt men sudoku’s tegen die deze methode niet aankan. Dat gebeurt al als men een nummer van het tijdschrift “Sudoku 12-13* cum laude” uit de serie Denksport ter hand neemt en dan alle 88 sudoku’s met deze methode probeert op te lossen. Een aantal zal men kunnen oplossen, een aantal ook echter niet. Voor het tijdschrift Sudoku 14-15* Summit geldt dat nog in sterkere mate.
Wat ontbreekt aan de methode zijn nog twee belangrijke uitbreidingen
Uitbreiding 1
De kern van de alternatieve methode is dat men getallenparen kiest en beide cijfers verder uitwerkt. En dit de nodige keren herhaalt. Maar soms zijn er bijna geen getallenparen om te kiezen of te weinig getallenparen die ons verder helpen. Belangrijk is om in te zien dat de essentie van een getallenpaar is dat het om twee elkaar uitsluitende mogelijkheden gaat. Maar die essentie is ook aanwezig als we een rij, kolom of deelvierkant kunnen aanwijzen met de eigenschap dat een bepaald cijfer nog maar in 2 van de 9 velden past. Dus dergelijke paren van twee mogelijkheden zijn net zo goed bruikbaar als getallenparen. Dit betekent dat we meer keuzemogelijkheden hebben.
Eem voorbeeld: de sudoku van Arto Inkala (2012) heeft slechts 1 getallenpaar, maar zeker 4 paren van twee mogelijkheden, zoals u zelf kunt nagaan. We hebben dus de keuze uit zelfs 5 paren.
Uitbreiding 2
Als een sudoku extreem moeilijk is, dan kan de situatie voorkomen dat van geen enkel getallenpaar c.q. paar van 2 mogelijkheden beide kandidaten wat verder uit te werken zijn. Een goede optie is dan om 2 paren te combineren en dus 4 sudoku’s te onderzoeken.
In het derde deel van het boek van de auteur komen maar weinig echt moeilijke sudoku’s voor, zodat oplossing steeds lukte met de alternatieve methode zonder deze twee uitbreidngen.
U kunt hier de gedetailleerde bespreking van het 3e deel van het boek van Wilders vinden:
Oplossingsmethode W.H.A. Schilders.pdf
Maak jouw eigen website met JouwWeb