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초록
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본 논문은 지금까지 NP-완전 문제로 다항시간 알고리즘이 존재하지 않는 스도쿠 문제의 해를 다항시간으로 구하는 알고리즘을 제안하였다. 제안된 알고리즘은 숫자가 많이 들어 있는 블록 내림차순으로 수행한다. 각 블록에서 빈칸들을 대상으로 행에 들어 갈 수 있는 숫자와 열에 들어갈 수 있는 숫자를 결정한다. 행과 열의 교집합을 구하면 해당 빈칸에 들어갈 수 있는 숫자가 결정된다. 이들 숫자를 대상으로 각 빈칸에 들어 갈 수 있는 숫자를 배정하는 방법을 적용하였다. 제안된 알고리즘은 전통적인 $9{\times}9$ 스도쿠에 적용 결과 블록의 개수인 9회만을 수행하여 해를 구하는데 성공하였다. 또한, 변형 스도쿠인 Jigsaw 스도쿠 (9개 블록)와 Hypersudoku (13개 블록)에 적용 결과 Jigsaw 스도쿠는 9회, Hypersudoku는 13회 수행으로 해를 구하는데 성공하였다. 결국, 제안된 알고리즘은 스도쿠 문제가 P-문제임을 증명하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper proposes a solution-yielding linear time algorithm to NP-complete Sudoku, to which no polynomial time algorithm has been proposed. The proposed algorithm is performed on blocks in the descending order of the number of clues they contain. It firstly determines all numbers that could possib...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문은 n×n 스도쿠 문제를 블록 수 k에 대해 O(kn)의 다항시간 복잡도로 구할 수 있는 알고리즘을 제안한다.
  • 스도쿠 문제는 지금까지 정확한 해법을 다항시간에 찾는 알고리즘이 존재하지 않는 NP-완전 문제로 알려져 모든 가능한 경우수를 고려하여 해를 구하는데 많은 시간이 소요되었다. 본 논문은 각 블록의 행, 열에 존재하는 빈 셀에 들어 갈 수 있는 숫자를 선택하는 방법을 적용하여 쉽게 해를 구하는데 성공하였다

가설 설정

  • (3.1) 모든 빈칸에 존재하는 숫자가 존재하면 제외시킨다
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
본 논문에서 완전 피복 문제의 해를 구하는 알고리즘을 고찰해보는 이유는 무엇인가? 본 논문은 n×n 스도쿠 문제를 블록 수 k에 대해 O(kn)의 다항시간 복잡도로 구할 수 있는 알고리즘을 제안한다. 스도쿠 문제를 다항시간으로 해결하는 알고리즘이 존재하지 않기 때문에 2장에서는 완전 피복 문제의 해를 구하는 알고리즘을 고찰해 본다. 3장에서는 스도쿠 문제를 다항시간 복잡도로 정확한 해를 구하는 알고리즘을 제안한다.
스도쿠 문제는 무엇인가? 스도쿠 (숫자 넣기, Sudoku) 문제는 완전 피복 (exactcover) 문제의 대표적인 사례들 중 하나이다.[1] 일본에서 유래되어 2002년에 NP-완전 (NP-complete) 문제로 등재되었고, 2005년부터 본격적으로 연구되기 시작하여 백트래킹 (backtracking), 완전 피복, 열거법 (brute-force,exhaustive search), 통계적 탐색/최적화 방법들을 적용하여 해를 구하려고 시도되고 있다.
행과 열의 교집합을 구하면 특정 셀에 들어 갈 수 있는 숫자가 결정되는 이유는 무엇인가? 먼저, 각 블록들 중에서 해당 블록에 들어 있는 고정된 숫자 (clue) 수가 가장 큰 블록부터 숫자를 넣는 방법을 택하였다. 특정 셀의 행에는 전체 숫자 1, 2, ···, 9중에서 기 존에 행과 블록에 존재하는 숫자를 제외한 숫자가 들어 갈 수 있다. 열에도 동일한 기준으로 숫자가 들어갈 수 있다. 따라서 행과 열의 교집합을 구하면 특정 셀에 들어 갈 수 있는 숫자가 결정된다.
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참고문헌 (10)

  1. Wikipedia, "Exact Cover," http://en.wikipedia.org/wiki/Exact_cover, Wikipedia Foundation Inc., 2014. 

  2. Wikipedia, "Sudoku," http://en.wikipedia.org/wiki/Sudoku, Wikipedia Foundation Inc., 2014. 

  3. Wikipedia, "Mathematics of Sudoku," http://en.wikipedia.org/wiki/Mathematics_of_Sudoku, Wikipedia Foundation Inc., 2014. 

  4. Wikipedia, "Algorithmics of Sudoku," http://en.wikipedia.org/wiki/Algorithmics_of_Sudoku, Wikipedia Foundation Inc., 2014. 

  5. F. Jarvis and F. Jarvis, "Enumerating Possible Sudoku Grids," http://www.afjarvis.staff.shef.ac.uk/sudoku.pdf, 2005. 

  6. C. Lass, "Minimal Number of Clues for Sudokus," Central European Journal of Computer Science, Vol. 2, No. 2, pp. 143-151, Jun. 2012. 

  7. G. McGuire, B. Tugemann, and G. Civario, "There is no 16-Clue Sudoku: Solving the Sudoku Minimum Number of Clues Problem," pp. 1-36, Cornell University Library, Aug. 2013. 

  8. Wikipedia, "Knuth's Algorithm X," http://en.wikipedia.org/wiki/Knuth's_algorithm, Wikipedia Foundation Inc., 2014. 

  9. K. Y. Yun, "ECE 30: Introduction to Computer Engineering," Dept. of Electrical and Computer Eng., University of California, San Diago, http://paradise.ucsd.edu/ project.pdf, 2007. 

  10. J. M. Tjensvold, "Genetic Distributed Exact Cover Solver," http://decs.googlecode.com/decs/downloads/list/decs-report.pdf, 2007. 

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