O Sudoku

Um dos fenómenos mais curiosos do ano de 2005, que não deve ter passado despercebido ao leitor, foi o aparecimento do Sudoku. Os jornais começaram a incluir este quebra-cabeças ao lado dos horóscopos e das habituais palavras cruzadas. (...) Mas terá o Sudoku alguma Matemática? À primeira vista, o leitor pode pensar que a resposta é afirmativa, tendo em conta que, num desafio de Sudoku, utilizam-se os primeiros nove números naturais, do 1 ao 9. E se tem números é porque tem Matemática! A verdade é que nem tudo o que tem números é Matemática. Além disso, a dinâmica e interesse do Sudoku não está propriamente na utilização de números. Os números estão no Sudoku apenas porque são 9 símbolos que estamos muito habituados a reconhecer e a distinguir e não porque cumprem qualquer função matemática na resolução deste quebra-cabeças. As estratégias utilizadas na resolução de um problema de Sudoku assentam essencialmente na lógica e na eliminação de possibilidades. Podemos mesmo substituir cada um dos números, do 1 ao 9, por quaisquer outros símbolos, por exemplo por nove letras do alfabeto, obtendo exatamente o mesmo tipo de problema na sua essência. (...) A estrutura deste quebra-cabeças baseia-se num quadrado, com n linhas e n colunas, que deve ser preenchido com n símbolos diferentes em que cada símbolo aparece uma e uma só vez em cada linha e cada coluna. Este tipo de estrutura tem um nome em Matemática. Chama-se quadrado latino e é estudo em diversas áreas da Matemática, como na Álgebra. (...)

Generating highly balanced sudoku problems as hard problems

Sudoku problems are some of the most known and enjoyed pastimes, with a never diminishing popularity, but, for the last few years those problems have gone from an entertainment to an interesting research area, a twofold interesting area, in fact. On the one side Sudoku problems, being a variant of Gerechte Designs and Latin Squares, are being actively used for experimental design, as in [8, 44, 39, 9]. On the other hand, Sudoku problems, as simple as they seem, are really hard structured combinatorial search problems, and thanks to their characteristics and behavior, they can be used as benchmark problems for refining and testing solving algorithms and approaches. Also, thanks to their high inner structure, their study can contribute more than studies of random problems to our goal of solving real-world problems and applications and understanding problem characteristics that make them hard to solve. In this work we use two techniques for solving and modeling Sudoku problems, namely, Constraint Satisfaction Problem (CSP) and Satisfiability Problem (SAT) approaches. To this effect we define the Generalized Sudoku Problem (GSP), where regions can be of rectangular shape, problems can be of any order, and solution existence is not guaranteed. With respect to the worst-case complexity, we prove that GSP with block regions of m rows and n columns with m = n is NP-complete. For studying the empirical hardness of GSP, we define a series of instance generators, that differ in the balancing level they guarantee between the constraints of the problem, by finely controlling how the holes are distributed in the cells of the GSP. Experimentally, we show that the more balanced are the constraints, the higher the complexity of solving the GSP instances, and that GSP is harder than the Quasigroup Completion Problem (QCP), a problem generalized by GSP. Finally, we provide a study of the correlation between backbone variables – variables with the same value in all the solutions of an instance– and hardness of GSP.

Sidokus : el sudoku musical.

Resumen basado en el del autor

¡A las Matemáticas por el Sudoku!

Se describe una experiencia con niños de educación infantil llevada a cabo por el CEIP Luís Costa (Murcia). El proyecto consiste en utilizar este pasatiempo como un recurso educativo que posibilita, a través del juego, el desarrollo del pensamiento lógico-matemático y la creatividad del alumnad.

El sudoku : un medio de desarrollo del pensamiento matemático.

Resumen basado en el de la publicación

O algoritmo de Damm

(...) Recentemente, em 2004, H. Michael Damm provou na sua tese de doutoramento a existência de quase-grupos totalmente anti-simétricos para ordens diferentes de 2 e 6. A tabela da imagem define um quase-grupo totalmente anti-simétrico de ordem 10, adaptado de um exemplo apresentado por Damm na sua tese. Esta tabela é o que se designa por quadrado latino: em cada linha e em cada coluna, cada um dos símbolos utilizados devem figurar uma e uma só vez. Os quadrados latinos surgiram pelas mãos de um grande matemático, talvez o maior matemático de todos os tempos: Leonhard Euler (1707-1783). Este tipo de tabelas não é totalmente estranho ao leitor. Se olhar com atenção, encontrará apenas duas diferenças em relação aos tradicionais desafios de Sudoku: não existem as chamadas "regiões" e utiliza-se o 0, para além dos algarismos 1-9. A descoberta de Damm impulsionou o desenvolvimento de um novo algoritmo com o seu nome, que tem a vantagem de apenas utilizar os algarismos tradicionais, do 0 ao 9, e de detetar 100% dos erros singulares e 100% das transposições de algarismos adjacentes. Em relação ao algoritmo de Verhoeff, tem uma implementação mais simples e deteta 100% dos erros fonéticos (por exemplo, quando se escreve 15 em vez de 50, devido à pronúncia semelhante destes números em inglês: "fifteen" e "fifty"). Na imagem, ilustra-se um exemplo de aplicação deste algoritmo para determinar o algarismo de controlo do número 201436571? (o ponto de interrogação representa o algarismo de controlo, por enquanto, desconhecido). (...)

The impact of balancing on problem hardness in a highly structured domain

Random problem distributions have played a key role in the study and design of algorithms for constraint satisfaction and Boolean satisfiability, as well as in ourunderstanding of problem hardness, beyond standard worst-case complexity. We consider random problem distributions from a highly structured problem domain that generalizes the Quasigroup Completion problem (QCP) and Quasigroup with Holes (QWH), a widely used domain that captures the structure underlying a range of real-world applications. Our problem domain is also a generalization of the well-known Sudoku puz- zle: we consider Sudoku instances of arbitrary order, with the additional generalization that the block regions can have rectangular shape, in addition to the standard square shape. We evaluate the computational hardness of Generalized Sudoku instances, for different parameter settings. Our experimental hardness results show that we can generate instances that are considerably harder than QCP/QWH instances of the same size. More interestingly, we show the impact of different balancing strategies on problem hardness. We also provide insights into backbone variables in Generalized Sudoku instances and how they correlate to problem hardness.

Algoritmi quantistici e classi di complessità

Solitamente il concetto di difficoltà è piuttosto soggettivo, ma per un matematico questa parola ha un significato diverso: anche con l’aiuto dei più potenti computer può essere impossibile trovare la soluzione di un sudoku, risolvere l’enigma del commesso viaggiatore o scomporre un numero nei suoi fattori primi; in questo senso le classi di complessità computazionale quantificano il concetto di difficoltà secondo le leggi dell’informatica classica. Una macchina quantistica, però, non segue le leggi classiche e costituisce un nuovo punto di vista in una frontiera della ricerca legata alla risoluzione dei celebri problemi del millennio: gli algoritmi quantistici implementano le proprietà straordinarie e misteriose della teoria dei quanti che, quando applicate lucidamente, danno luogo a risultati sorprendenti.

El videojuego League of legends y su efecto en memoria de trabajo visual y solución de problemas

El propósito de este estudio es medir los efectos que tiene el videojuego League of Legends en los procesos cognitivos de memoria de trabajo visual (MVT) y solución de problemas (SP). Para medir dichos efectos se implementó un diseño pre test-post con un grupo experimental y uno control, compuestos cada uno por siete participantes, en donde se evaluaron los procesos previamente mencionados utilizando los cubos de Corsi para MVT y las matrices del WAIS III para SP. Después de realizar los respectivos entrenamientos se encontraron resultados significativos en los diferentes momentos de aplicación. En el grupo experimental se encontraron diferencias en la variable dependiente SP, mientras que en el grupo control en MVT, pero no en la interacción entre grupos ni diferencias entre grupos, lo que sugiere un efecto de familiarización a la prueba.