最短的通用迷宫出口绳


48

通过指定每个边缘是墙还是墙来定义方形单元的N x N网格上的迷宫。所有外边缘均为墙。一个单元格定义为开始,一个单元格定义为退出,并且从开始即可到达出口。开始和退出永远不会是同一单元格。

请注意,起点和出口都不必位于迷宫的外部边界,因此这是有效的迷宫:

3 x 3迷宫,中央单元出口

字符串“ N”,“ E”,“ S”和“ W”表示试图分别向北,向东,向南和向西移动。被墙壁阻止的移动将被跳过而不会移动。如果从头开始应用该字符串会导致到达出口,则该字符串会退出迷宫(无论该字符串在到达出口后是否继续)。

灵感来自这个puzzling.SE问题,针对同或提供一个解决的方法可证明具有长的字符串,编写代码,可以发现,通过3迷宫退出任何3一个字符串。

排除无效的迷宫(在同一单元格上开始和退出,或无法从开始到达出口),有138,172个有效迷宫,并且字符串必须退出每个迷宫。

有效期

该字符串必须满足以下条件:

  • 它仅由字符“ N”,“ E”,“ S”和“ W”组成。
  • 如果从头开始,它将退出应用到的所有迷宫。

由于所有可能的迷宫都包括每个可能的迷宫以及​​每个可能的有效起始点,因此这自动意味着字符串将从任何有效的起始点退出任何迷宫。也就是说,从可以到达出口的任何起点开始。

获奖

获胜者是提供最短有效字符串并包括用于生成它的代码的答案。如果有多个答案提供了最短的字符串,则第一个提交该字符串长度的用户将获胜。

这是一个长度为500个字符的示例字符串,可以给您带来一些帮助:

SEENSSNESSWNNSNNNNWWNWENENNWEENSESSNENSESWENWWWWWENWNWWSESNSWENNWNWENWSSSNNNNNNESWNEWWWWWNNNSWESSEEWNENWENEENNEEESEENSSEENNWWWNWSWNSSENNNWESSESNWESWEENNWSNWWEEWWESNWEEEWWSSSESEEWWNSSEEEEESSENWWNNSWNENSESSNEESENEWSSNWNSEWEEEWEESWSNNNEWNNWNWSSWEESSSSNESESNENNWEESNWEWSWNSNWNNWENSNSWEWSWWNNWNSENESSNENEWNSSWNNEWSESWENEEENSWWSNNNNSSNENEWSNEEWNWENEEWEESEWEEWSSESSSWNWNNSWNWENWNENWNSWESNWSNSSENENNNWSSENSSSWWNENWWWEWSEWSNSSWNNSEWEWENSWENWSENEENSWEWSEWWSESSWWWNWSSEWSNWSNNWESNSNENNSNEWSNNESNNENWNWNNNEWWEWEE

感谢orlp捐赠了这个。


排行榜

排行榜

相等分数按该分数的发布顺序列出。这不一定是答案发布的顺序,因为给定答案的分数可能会随时间更新。


法官

这是一个Python 3验证器,它使用NESW字符串作为命令行参数或通过STDIN。

对于无效的字符串,这将为您提供失败的迷宫的直观示例。


3
这是一个非常整洁的问题。是否有一个最短的字符串(或多个字符串以及不能有任何更短答案的证明)?如果是这样,您知道吗?
Alex Van Liew,2015年

1
@AlexReinking是,开始可以是9个单元格中的任何一个,出口可以是9个单元格中的任何一个,只要它们不是同一单元格,并且从开始就可以到达出口。
trichoplax

1
稍微类似于以下stackoverflow问题:stackoverflow.com/questions/26910401/…-但开始和结束单元格在该位置的左上方和右下方,这将可能的迷宫计数减少到2423。–
schnaader

1
无论哪种方式,@ proudhaskeller都是有效的问题。得分为n = 3的一般情况将需要更通用的代码。这种特殊情况允许不适用于一般n的优化,这就是我选择询问的方式。
trichoplax

2
有没有人考虑将这个问题视为找到正则表达式的最短接受字符串?在转换为正则表达式之前,这需要大量减少问题的数量,但是从理论上可以找到一种可验证的最佳解决方案。
Kyle McCormick

Answers:


37

C ++,97 95 93 91 91 86 83 82 81 79个字符

NNWSWNNSENESESWSSWNSEENWWNWSSEWWNENWEENWSWNWSSENENWNWNESENESESWNWSESEWWNENWNEES

我的策略非常简单-一种进化算法,可以增长,缩小,交换有效序列的元素并对其进行变异。我的进化逻辑现在与@ Sp3000几乎相同,因为他是对我的改进。

但是,我对迷宫逻辑的实现很漂亮。这使我可以以快速的速度检查字符串是否有效。尝试通过查看注释do_moveMaze构造函数来弄清楚。

#include <algorithm>
#include <bitset>
#include <cstdint>
#include <iostream>
#include <random>
#include <set>
#include <vector>

/*
    Positions:

        8, 10, 12
        16, 18, 20
        24, 26, 28

    By defining as enum respectively N, W, E, S as 0, 1, 2, 3 we get:

        N: -8, E: 2, S: 8, W: -2
        0: -8, 1: -2, 2: 2, 3: 8

    To get the indices for the walls, average the numbers of the positions it
    would be blocking. This gives the following indices:

        9, 11, 12, 14, 16, 17, 19, 20, 22, 24, 25, 27

    We'll construct a wall mask with a 1 bit for every position that does not
    have a wall. Then if a 1 shifted by the average of the positions AND'd with
    the wall mask is zero, we have hit a wall.
*/

enum { N = -8, W = -2, E = 2, S = 8 };
static const int encoded_pos[] = {8, 10, 12, 16, 18, 20, 24, 26, 28};
static const int wall_idx[] = {9, 11, 12, 14, 16, 17, 19, 20, 22, 24, 25, 27};
static const int move_offsets[] = { N, W, E, S };

int do_move(uint32_t walls, int pos, int move) {
    int idx = pos + move / 2;
    return walls & (1ull << idx) ? pos + move : pos;
}

struct Maze {
    uint32_t walls;
    int start, end;

    Maze(uint32_t maze_id, int start, int end) {
        walls = 0;
        for (int i = 0; i < 12; ++i) {
            if (maze_id & (1 << i)) walls |= 1 << wall_idx[i];
        }
        this->start = encoded_pos[start];
        this->end = encoded_pos[end];
    }

    uint32_t reachable() {
        if (start == end) return false;

        uint32_t reached = 0;
        std::vector<int> fill; fill.reserve(8); fill.push_back(start);
        while (fill.size()) {
            int pos = fill.back(); fill.pop_back();
            if (reached & (1 << pos)) continue;
            reached |= 1 << pos;
            for (int m : move_offsets) fill.push_back(do_move(walls, pos, m));
        }

        return reached;
    }

    bool interesting() {
        uint32_t reached = reachable();
        if (!(reached & (1 << end))) return false;
        if (std::bitset<32>(reached).count() <= 4) return false;

        int max_deg = 0;
        uint32_t ends = 0;
        for (int p = 0; p < 9; ++p) {
            int pos = encoded_pos[p];
            if (reached & (1 << pos)) {
                int deg = 0;
                for (int m : move_offsets) {
                    if (pos != do_move(walls, pos, m)) ++deg;
                }
                if (deg == 1) ends |= 1 << pos;
                max_deg = std::max(deg, max_deg);
            }
        }

        if (max_deg <= 2 && ends != ((1u << start) | (1u << end))) return false;

        return true;
    }
};

std::vector<Maze> gen_valid_mazes() {
    std::vector<Maze> mazes;
    for (int maze_id = 0; maze_id < (1 << 12); maze_id++) {
        for (int points = 0; points < 9*9; ++points) {
            Maze maze(maze_id, points % 9, points / 9);
            if (!maze.interesting()) continue;
            mazes.push_back(maze);
        }
    }

    return mazes;
}

bool is_solution(const std::vector<int>& moves, Maze maze) {
    int pos = maze.start;
    for (auto move : moves) {
        pos = do_move(maze.walls, pos, move);
        if (pos == maze.end) return true;
    }

    return false;
}

std::vector<int> str_to_moves(std::string str) {
    std::vector<int> moves;
    for (auto c : str) {
        switch (c) {
        case 'N': moves.push_back(N); break;
        case 'E': moves.push_back(E); break;
        case 'S': moves.push_back(S); break;
        case 'W': moves.push_back(W); break;
        }
    }

    return moves;
}

std::string moves_to_str(const std::vector<int>& moves) {
    std::string result;
    for (auto move : moves) {
             if (move == N) result += "N";
        else if (move == E) result += "E";
        else if (move == S) result += "S";
        else if (move == W) result += "W";
    }
    return result;
}

bool solves_all(const std::vector<int>& moves, std::vector<Maze>& mazes) {
    for (size_t i = 0; i < mazes.size(); ++i) {
        if (!is_solution(moves, mazes[i])) {
            // Bring failing maze closer to begin.
            std::swap(mazes[i], mazes[i / 2]);
            return false;
        }
    }
    return true;
}

template<class Gen>
int randint(int lo, int hi, Gen& gen) {
    return std::uniform_int_distribution<int>(lo, hi)(gen);
}

template<class Gen>
int randmove(Gen& gen) { return move_offsets[randint(0, 3, gen)]; }

constexpr double mutation_p = 0.35; // Chance to mutate.
constexpr double grow_p = 0.1; // Chance to grow.
constexpr double swap_p = 0.2; // Chance to swap.

int main(int argc, char** argv) {
    std::random_device rnd;
    std::mt19937 rng(rnd());
    std::uniform_real_distribution<double> real;
    std::exponential_distribution<double> exp_big(0.5);
    std::exponential_distribution<double> exp_small(2);

    std::vector<Maze> mazes = gen_valid_mazes();

    std::vector<int> moves;
    while (!solves_all(moves, mazes)) {
        moves.clear();
        for (int m = 0; m < 500; m++) moves.push_back(randmove(rng));
    }

    size_t best_seen = moves.size();
    std::set<std::vector<int>> printed;
    while (true) {
        std::vector<int> new_moves(moves);
        double p = real(rng);

        if (p < grow_p && moves.size() < best_seen + 10) {
            int idx = randint(0, new_moves.size() - 1, rng);
            new_moves.insert(new_moves.begin() + idx, randmove(rng));
        } else if (p < swap_p) {
            int num_swap = std::min<int>(1 + exp_big(rng), new_moves.size()/2);
            for (int i = 0; i < num_swap; ++i) {
                int a = randint(0, new_moves.size() - 1, rng);
                int b = randint(0, new_moves.size() - 1, rng);
                std::swap(new_moves[a], new_moves[b]);
            }
        } else if (p < mutation_p) {
            int num_mut = std::min<int>(1 + exp_big(rng), new_moves.size());
            for (int i = 0; i < num_mut; ++i) {
                int idx = randint(0, new_moves.size() - 1, rng);
                new_moves[idx] = randmove(rng);
            }
        } else {
            int num_shrink = std::min<int>(1 + exp_small(rng), new_moves.size());
            for (int i = 0; i < num_shrink; ++i) {
                int idx = randint(0, new_moves.size() - 1, rng);
                new_moves.erase(new_moves.begin() + idx);
            }
        }

        if (solves_all(new_moves, mazes)) {
            moves = new_moves;

            if (moves.size() <= best_seen && !printed.count(moves)) {
                std::cout << moves.size() << " " << moves_to_str(moves) << "\n";
                if (moves.size() < best_seen) {
                    printed.clear(); best_seen = moves.size();
                }
                printed.insert(moves);
            }
        }
    }

    return 0;
}

5
确认有效。我印象深刻-我没想到这么短的字符串。
trichoplax

2
我终于开始安装gcc并自己运行了。看着琴弦突变并逐渐收缩,这很催眠……
trichoplax

1
@trichoplax我告诉你这很有趣:)
orlp

2
@AlexReinking我用上述实现更新了我的答案。如果您查看反汇编,您会发现它只是十几条指令,没有任何分支或负载:coliru.stacked-crooked.com/a/3b09d36db85ce793
orlp

2
@AlexReinking完成。do_move现在快疯了。
orlp

16

Python 3 + PyPy,82 80个字符

SWWNNSENESESWSSWSEENWNWSWSEWNWNENENWWSESSEWSWNWSENWEENWWNNESENESSWNWSESESWWNNESE

我一直在犹豫要发布此答案,因为我基本上已经采用了orlp的方法并对此进行了自己的探讨。该字符串是从伪随机长度500解开始的-在我打破当前记录之前尝试了很多种子。

唯一的新主要优化是,我只看迷宫的三分之一。搜索排除了两类迷宫:

  • <= 7可以到达正方形的迷宫
  • 迷宫中所有可到达的方块都在一条路径上,并且起点/终点不在两端

这个想法是,任何能解决其余迷宫问题的字符串也应能自动解决以上问题。我确信这对于第二种类型是正确的,但对于第一种类型绝对不正确,因此输出将包含一些误报,需要单独检查。但是,这些误报通常只会遗漏约20个迷宫,因此我认为在速度和准确性之间进行权衡是个不错的选择,它还会为琴弦提供更多的呼吸空间来进行突变。

最初,我经历了一长串搜索启发式搜索,但令人恐惧的是,没有一个比140更好。

import random

N, M = 3, 3

W = 2*N-1
H = 2*M-1

random.seed(142857)


def move(c, cell, walls):
    global W, H

    if c == "N":
        if cell > W and not (1<<(cell-W)//2 & walls):
            cell = cell - W*2

    elif c == "S":
        if cell < W*(H-1) and not (1<<(cell+W)//2 & walls):
            cell = cell + W*2

    elif c == "E":
        if cell % W < W-1 and not (1<<(cell+1)//2 & walls):
            cell = cell + 2

    elif c == "W":
        if cell % W > 0 and not (1<<(cell-1)//2 & walls):
            cell = cell - 2

    return cell


def valid_maze(start, finish, walls):
    global adjacent

    if start == finish:
        return False

    visited = set()
    cells = [start]

    while cells:
        curr_cell = cells.pop()

        if curr_cell == finish:
            return True

        if curr_cell in visited:
            continue

        visited.add(curr_cell)

        for c in "NSEW":
            cells.append(move(c, curr_cell, walls))

    return False


def print_maze(maze):
    start, finish, walls = maze
    print_str = "".join(" #"[walls & (1 << i//2) != 0] if i%2 == 1
                        else " SF"[2*(i==finish) + (i==start)]
                        for i in range(W*H))

    print("#"*(H+2))

    for i in range(H):
        print("#" + print_str[i*W:(i+1)*W] + "#")

    print("#"*(H+2), end="\n\n")

all_cells = [W*y+x for y in range(0, H, 2) for x in range(0, W, 2)]
mazes = []

for start in all_cells:
    for finish in all_cells:
        for walls in range(1<<(N*(M-1) + M*(N-1))):
            if valid_maze(start, finish, walls):
                mazes.append((start, finish, walls))

num_mazes = len(mazes)
print(num_mazes, "mazes generated")

to_remove = set()

for i, maze in enumerate(mazes):
    start, finish, walls = maze

    reachable = set()
    cells = [start]

    while cells:
        cell = cells.pop()

        if cell in reachable:
            continue

        reachable.add(cell)

        if cell == finish:
            continue

        for c in "NSEW":
            new_cell = move(c, cell, walls)
            cells.append(new_cell)

    max_deg = 0
    sf = set()

    for cell in reachable:
        deg = 0

        for c in "NSEW":
            if move(c, cell, walls) != cell:
                deg += 1

        max_deg = max(deg, max_deg)

        if deg == 1:
            sf.add(cell)

    if max_deg <= 2 and len(sf) == 2 and sf != {start, finish}:
        # Single path subset
        to_remove.add(i)

    elif len(reachable) <= (N*M*4)//5:
        # Low reachability maze, above ratio is adjustable
        to_remove.add(i)

mazes = [maze for i,maze in enumerate(mazes) if i not in to_remove]
print(num_mazes - len(mazes), "mazes removed,", len(mazes), "remaining")
num_mazes = len(mazes)


def check(string, cache = set()):
    global mazes

    if string in cache:
        return True

    for i, maze in enumerate(mazes):
        start, finish, walls = maze
        cell = start

        for c in string:
            cell = move(c, cell, walls)

            if cell == finish:
                break

        else:
            # Swap maze to front
            mazes[i//2], mazes[i] = mazes[i], mazes[i//2]
            return False

    cache.add(string)
    return True


while True:
    string = "".join(random.choice("NSEW") for _ in range(500))

    if check(string):
        break

# string = "NWWSSESNESESNNWNNSWNWSSENESWSWNENENWNWESESENNESWSESWNWSWNNEWSESWSEEWNENWWSSNNEESS"

best = len(string)
seen = set()

while True:
    action = random.random()

    if action < 0.1:
        # Grow
        num_grow = int(random.expovariate(lambd=3)) + 1
        new_string = string

        for _ in range(num_grow):
            i = random.randrange(len(new_string))
            new_string = new_string[:i] + random.choice("NSEW") + new_string[i:]

    elif action < 0.2:
        # Swap
        num_swap = int(random.expovariate(lambd=1)) + 1
        new_string = string

        for _ in range(num_swap):
            i,j = sorted(random.sample(range(len(new_string)), 2))
            new_string = new_string[:i] + new_string[j] + new_string[i+1:j] + new_string[i] + new_string[j+1:]

    elif action < 0.35:
        # Mutate
        num_mutate = int(random.expovariate(lambd=1)) + 1
        new_string = string

        for _ in range(num_mutate):
            i = random.randrange(len(new_string))
            new_string = new_string[:i] + random.choice("NSEW") + new_string[i+1:]

    else:
        # Shrink
        num_shrink = int(random.expovariate(lambd=3)) + 1
        new_string = string

        for _ in range(num_shrink):
            i = random.randrange(len(new_string))
            new_string = new_string[:i] + new_string[i+1:]


    if check(new_string):
        string = new_string

    if len(string) <= best and string not in seen:
        while True:
            if len(string) < best:
                seen = set()

            seen.add(string)
            best = len(string)
            print(string, len(string))

            # Force removals on new record strings
            for i in range(len(string)):
                new_string = string[:i] + string[i+1:]

                if check(new_string):
                    string = new_string
                    break

            else:
                break

确认有效。很好的改进:)
trichoplax

我喜欢您实现某些迷宫的想法,无需检查。您能以某种方式使确定哪些迷宫为多余检查的过程自动化吗?我很好奇,是否会比可以

您不需要检查起点不是终点的路径图的原因是什么?终点不在一端的情况很容易证明,可以增强为无需检查终点为切点的情况,但是我看不出如何证明消除起始顶点是正确的。
彼得·泰勒

@PeterTaylor经过一番思考,理论上您是对的,有些迷宫是您无法消除的。但是,在3x3上,对于这么长的字符串似乎并不重要。
orlp

2
@ orlp,Sp3000在聊天中草绘了一个证明。路径图是一种特殊情况。沿路径重新编号为0n并假设该字符串S使您从0n。然后S还将您从任何中间单元c转到n。假设否则。我们a(i)是后的位置i开始的步骤0b(i)起动c。然后a(0) = 0 < b(0),每一步的变化ab至多1,和a(|S|) = n > b(|S|)。取最小的t这样a(t) >= b(t)。显然,a(t) != b(t)否则它们将保持同步,因此它们必须t通过朝同一方向移动来逐步交换位置。
彼得·泰勒

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C ++和来自lingeling的库

简介:一种新方法,没有新解决方案,一个不错的程序可以使用,并且一些有趣的结果是已知解决方案的局部不可改进性。哦,还有一些普遍有用的观察。

使用基于SAT 的方法,我可以完全 解决 4x4迷宫的类似问题,这些迷宫具有封闭的单元格而不是薄壁,并且在相对的拐角处固定了开始和出口位置。因此,我希望能够对这个问题使用相同的想法。但是,即使对于另一个问题,我只使用了2423个迷宫(与此同时,已经观察到2083个迷宫就足够了),并且它的长度为29,但SAT编码使用了数百万个变量,求解花费了几天的时间。

因此,我决定以两种重要方式更改此方法:

  • 不要坚持从头开始搜索解决方案,而要修复解决方案字符串的一部分。(无论如何,通过添加unit子句都很容易做到,但是我的程序很容易做到。)
  • 从一开始就不要使用所有迷宫。而是一次递增地添加一个未解决的迷宫。某些迷宫可能是偶然解决的,或者当已经考虑的迷宫解决时,总会解决。在后一种情况下,永远不需要添加它,而无需我们知道其含义。

我还做了一些优化以使用较少的变量和unit子句。

该程序基于@orlp。一个重要的变化是迷宫的选择:

  • 首先,迷宫仅由其墙壁结构和起始位置给出。(它们还存储可到达的位置。)该功能is_solution检查是否到达所有可到达的位置。
  • (不变:仍然不使用只有4个或更少的可到达位置的迷宫。但是,以下观察结果总会把它们丢掉。)
  • 如果迷宫不使用三个顶部单元中的任何一个,则等效于向上移动的迷宫。因此我们可以删除它。同样,对于不使用左三个单元格中任何一个的迷宫。
  • 连接不可达的部分无关紧要,因此我们坚持认为每个不可达单元都被墙壁完全包围。
  • 当更大的单路径迷宫的子迷宫解决时,总是会解决单个路径迷宫,因此我们不需要它。每个大小最大为7的单路径迷宫是更大的迷宫的一部分(仍然适合3x3),但是大小8的单个路径迷宫不是。为简单起见,让我们丢弃大小小于8的单路径迷宫。(而且我仍在使用,仅将极端点视为起始位置。所有位置均用作退出位置,这仅对SAT部分重要该程序。)

这样,我总共获得了10772个带有起始位置的迷宫。

这是程序:

#include <algorithm>
#include <array>
#include <bitset>
#include <cstring>
#include <iostream>
#include <set>
#include <vector>
#include <limits>
#include <cassert>

extern "C"{
#include "lglib.h"
}

// reusing a lot of @orlp's ideas and code

enum { N = -8, W = -2, E = 2, S = 8 };
static const int encoded_pos[] = {8, 10, 12, 16, 18, 20, 24, 26, 28};
static const int wall_idx[] = {9, 11, 12, 14, 16, 17, 19, 20, 22, 24, 25, 27};
static const int move_offsets[] = { N, E, S, W };
static const uint32_t toppos = 1ull << 8 | 1ull << 10 | 1ull << 12;
static const uint32_t leftpos = 1ull << 8 | 1ull << 16 | 1ull << 24;
static const int unencoded_pos[] = {0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,2,0,0,0,3,
                                    0,4,0,5,0,0,0,6,0,7,0,8};

int do_move(uint32_t walls, int pos, int move) {
  int idx = pos + move / 2;
  return walls & (1ull << idx) ? pos + move : pos;
}

struct Maze {
  uint32_t walls, reach;
  int start;

  Maze(uint32_t walls=0, uint32_t reach=0, int start=0):
    walls(walls),reach(reach),start(start) {}

  bool is_dummy() const {
    return (walls==0);
  }

  std::size_t size() const{
    return std::bitset<32>(reach).count();
  }

  std::size_t simplicity() const{  // how many potential walls aren't there?
    return std::bitset<32>(walls).count();
  }

};

bool cmp(const Maze& a, const Maze& b){
  auto asz = a.size();
  auto bsz = b.size();
  if (asz>bsz) return true;
  if (asz<bsz) return false;
  return a.simplicity()<b.simplicity();
}

uint32_t reachable(uint32_t walls) {
  static int fill[9];
  uint32_t reached = 0;
  uint32_t reached_relevant = 0;
  for (int start : encoded_pos){
    if ((1ull << start) & reached) continue;
    uint32_t reached_component = (1ull << start);
    fill[0]=start;
    int count=1;
    for(int i=0; i<count; ++i)
      for(int m : move_offsets) {
        int newpos = do_move(walls, fill[i], m);
        if (reached_component & (1ull << newpos)) continue;
        reached_component |= 1ull << newpos;
        fill[count++] = newpos;
      }
    if (count>1){
      if (reached_relevant)
        return 0;  // more than one nonsingular component
      if (!(reached_component & toppos) || !(reached_component & leftpos))
        return 0;  // equivalent to shifted version
      if (std::bitset<32>(reached_component).count() <= 4)
        return 0;  
      reached_relevant = reached_component;
    }
    reached |= reached_component;
  }
  return reached_relevant;
}

void enterMazes(uint32_t walls, uint32_t reached, std::vector<Maze>& mazes){
  int max_deg = 0;
  uint32_t ends = 0;
  for (int pos : encoded_pos)
    if (reached & (1ull << pos)) {
      int deg = 0;
      for (int m : move_offsets) {
        if (pos != do_move(walls, pos, m))
          ++deg;
      }
      if (deg == 1)
        ends |= 1ull << pos;
      max_deg = std::max(deg, max_deg);
    }
  uint32_t starts = reached;
  if (max_deg == 2){
    if (std::bitset<32>(reached).count() <= 7)
      return; // small paths are redundant
    starts = ends; // need only start at extremal points
  }
  for (int pos : encoded_pos)
    if ( starts & (1ull << pos))
      mazes.emplace_back(walls, reached, pos);
}

std::vector<Maze> gen_valid_mazes() {
  std::vector<Maze> mazes;
  for (int maze_id = 0; maze_id < (1 << 12); maze_id++) {
    uint32_t walls = 0;
    for (int i = 0; i < 12; ++i) 
      if (maze_id & (1 << i))
    walls |= 1ull << wall_idx[i];
    uint32_t reached=reachable(walls);
    if (!reached) continue;
    enterMazes(walls, reached, mazes);
  }
  std::sort(mazes.begin(),mazes.end(),cmp);
  return mazes;
};

bool is_solution(const std::vector<int>& moves, Maze& maze) {
  int pos = maze.start;
  uint32_t reached = 1ull << pos;
  for (auto move : moves) {
    pos = do_move(maze.walls, pos, move);
    reached |= 1ull << pos;
    if (reached == maze.reach) return true;
  }
  return false;
}

std::vector<int> str_to_moves(std::string str) {
  std::vector<int> moves;
  for (auto c : str) {
    switch (c) {
    case 'N': moves.push_back(N); break;
    case 'E': moves.push_back(E); break;
    case 'S': moves.push_back(S); break;
    case 'W': moves.push_back(W); break;
    }
  }
  return moves;
}

Maze unsolved(const std::vector<int>& moves, std::vector<Maze>& mazes) {
  int unsolved_count = 0;
  Maze problem{};
  for (Maze m : mazes)
    if (!is_solution(moves, m))
      if(!(unsolved_count++))
    problem=m;
  if (unsolved_count)
    std::cout << "unsolved: " << unsolved_count << "\n";
  return problem;
}

LGL * lgl;

constexpr int TRUELIT = std::numeric_limits<int>::max();
constexpr int FALSELIT = -TRUELIT;

int new_var(){
  static int next_var = 1;
  assert(next_var<TRUELIT);
  return next_var++;
}

bool lit_is_true(int lit){
  int abslit = lit>0 ? lit : -lit;
  bool res = (abslit==TRUELIT) || (lglderef(lgl,abslit)>0);
  return lit>0 ? res : !res;
}

void unsat(){
  std::cout << "Unsatisfiable!\n";
  std::exit(1);
}

void clause(const std::set<int>& lits){
  if (lits.find(TRUELIT) != lits.end())
    return;
  for (int lit : lits)
    if (lits.find(-lit) != lits.end())
      return;
  int found=0;
  for (int lit : lits)
    if (lit != FALSELIT){
      lgladd(lgl, lit);
      found=1;
    }
  lgladd(lgl, 0);
  if (!found)
    unsat();
}

void at_most_one(const std::set<int>& lits){
  if (lits.size()<2)
    return;
  for(auto it1=lits.cbegin(); it1!=lits.cend(); ++it1){
    auto it2=it1;
    ++it2;
    for(  ; it2!=lits.cend(); ++it2)
      clause( {- *it1, - *it2} );
  }
}

/* Usually, lit_op(lits,sgn) creates a new variable which it returns,
   and adds clauses that ensure that the variable is equivalent to the
   disjunction (if sgn==1) or the conjunction (if sgn==-1) of the literals
   in lits. However, if this disjunction or conjunction is constant True
   or False or simplifies to a single literal, that is returned without
   creating a new variable and without adding clauses.                    */ 

int lit_op(std::set<int> lits, int sgn){
  if (lits.find(sgn*TRUELIT) != lits.end())
    return sgn*TRUELIT;
  lits.erase(sgn*FALSELIT);
  if (!lits.size())
    return sgn*FALSELIT;
  if (lits.size()==1)
    return *lits.begin();
  int res=new_var();
  for(int lit : lits)
    clause({sgn*res,-sgn*lit});
  for(int lit : lits)
    lgladd(lgl,sgn*lit);
  lgladd(lgl,-sgn*res);
  lgladd(lgl,0);
  return res;
}

int lit_or(std::set<int> lits){
  return lit_op(lits,1);
}

int lit_and(std::set<int> lits){
  return lit_op(lits,-1);
}

using A4 = std::array<int,4>;

void add_maze_conditions(Maze m, std::vector<A4> dirs, int len){
  int mp[9][2];
  int rp[9];
  for(int p=0; p<9; ++p)
    if((1ull << encoded_pos[p]) & m.reach)
      rp[p] = mp[p][0] = encoded_pos[p]==m.start ? TRUELIT : FALSELIT;
  int t=0;
  for(int i=0; i<len; ++i){
    std::set<int> posn {};
    for(int p=0; p<9; ++p){
      int ep = encoded_pos[p];
      if((1ull << ep) & m.reach){
        std::set<int> reach_pos {};
        for(int d=0; d<4; ++d){
          int np = do_move(m.walls, ep, move_offsets[d]);
          reach_pos.insert( lit_and({mp[unencoded_pos[np]][t],
                                  dirs[i][d ^ ((np==ep)?0:2)]    }));
        }
        int pl = lit_or(reach_pos);
        mp[p][!t] = pl;
        rp[p] = lit_or({rp[p], pl});
        posn.insert(pl);
      }
    }
    at_most_one(posn);
    t=!t;
  }
  for(int p=0; p<9; ++p)
    if((1ull << encoded_pos[p]) & m.reach)
      clause({rp[p]});
}

void usage(char* argv0){
  std::cout << "usage: " << argv0 <<
    " <string>\n   where <string> consists of 'N', 'E', 'S', 'W' and '*'.\n" ;
  std::exit(2);
}

const std::string nesw{"NESW"};

int main(int argc, char** argv) {
  if (argc!=2)
    usage(argv[0]);
  std::vector<Maze> mazes = gen_valid_mazes();
  std::cout << "Mazes with start positions: " << mazes.size() << "\n" ;
  lgl = lglinit();
  int len = std::strlen(argv[1]);
  std::cout << argv[1] << "\n   with length " << len << "\n";

  std::vector<A4> dirs;
  for(int i=0; i<len; ++i){
    switch(argv[1][i]){
    case 'N':
      dirs.emplace_back(A4{TRUELIT,FALSELIT,FALSELIT,FALSELIT});
      break;
    case 'E':
      dirs.emplace_back(A4{FALSELIT,TRUELIT,FALSELIT,FALSELIT});
      break;
    case 'S':
      dirs.emplace_back(A4{FALSELIT,FALSELIT,TRUELIT,FALSELIT});
      break;
    case 'W':
      dirs.emplace_back(A4{FALSELIT,FALSELIT,FALSELIT,TRUELIT});
      break;
    case '*': {
      dirs.emplace_back();
      std::generate_n(dirs[i].begin(),4,new_var);
      std::set<int> dirs_here { dirs[i].begin(), dirs[i].end() };
      at_most_one(dirs_here);
      clause(dirs_here);
      for(int l : dirs_here)
        lglfreeze(lgl,l);
      break;
      }
    default:
      usage(argv[0]);
    }
  }

  int maze_nr=0;
  for(;;) {
    std::cout << "Solving...\n";
    int res=lglsat(lgl);
    if(res==LGL_UNSATISFIABLE)
      unsat();
    assert(res==LGL_SATISFIABLE);
    std::string sol(len,' ');
    for(int i=0; i<len; ++i)
      for(int d=0; d<4; ++d)
        if (lit_is_true(dirs[i][d])){
          sol[i]=nesw[d];
          break;
    }
    std::cout << sol << "\n";

    Maze m=unsolved(str_to_moves(sol),mazes);
    if (m.is_dummy()){
      std::cout << "That solves all!\n";
      return 0;
    }
    std::cout << "Adding maze " << ++maze_nr << ": " << 
      m.walls << "/" << m.start <<
      " (" << m.size() << "/" << 12-m.simplicity() << ")\n";
    add_maze_conditions(m,dirs,len);
  }
}  

首先configure.shmakelingeling解算器,然后用类似编译程序 g++ -std=c++11 -O3 -I ... -o m3sat m3sat.cc -L ... -llgl,其中...为所在的路径lglib.hRESP。liblgl.a是,因此两者都可以是 ../lingeling-<version>。或者只是将它们放在同一目录中,而无需使用-I-L选项。

该方案需要一个强制命令行参数,一个字符串,包括NESW(为固定方向),或*。因此,您可以通过提供一个78 *s(带引号)的字符串来搜索大小为78的常规解决方案,或者NEWS通过使用NEWS后面跟着任意多个*s 来搜索解决方案,以查找其他步骤。作为第一个测试,请选择您喜欢的解决方案,然后用替换一些字母*。这为“ some”的惊人高价值找到了快速解决方案。

该程序将告诉它添加了哪些迷宫,并通过墙的结构和开始位置进行了描述,并给出了可到达的位置和墙的数量。迷宫按这些标准排序,然后添加第一个未解决的迷宫。因此,大多数添加的迷宫都有(9/4),但有时也会出现。

我采用了已知的长度为79的解决方案,并针对每组相邻的26个字母,尝试用任意25个字母替换它们。我还尝试从开头和结尾删除13个字母,并以开头的13个字母和结尾的12个字母替换它们,反之亦然。不幸的是,这一切都不令人满意。那么,我们能否以此为指标来表明长度79是最佳的呢?不,我类似地尝试将长度80的解决方案提高到长度79,但这也不成功。

最后,我尝试将一种解决方案的开头与另一种解决方案的结尾进行组合,并且还尝试将一种解决方案通过一种对称形式进行转换。现在,我没有很多有趣的想法,因此即使没有带来新的解决方案,我还是决定向您展示我的想法。


那真是有趣的读物。新方法和减少检查迷宫数量的不同方法都可以。要作为有效答案,这将需要包含有效字符串。它不需要是新的最短字符串,只要是任何长度的任何有效字符串即可为该方法提供当前分数。我之所以这样说是因为,如果没有分数,答案将有被删除的危险,我非常希望看到它保留下来。
trichoplax

在为较早的相关挑战找到最佳长度解决方案方面也做得很好!
trichoplax
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