Sudoku
ist ein Placement-Puzzle, auch als Zahleineintrage (Number Placing)-Puzzle
bekannt. Allgemein besteht die Aufgabe des Puzzles darin, eine Zahl
von 1 (eins) bis 9 (neun) in jedes Feld eines Rasters, am häufigsten
eines in 1 gezeigten
9 × 9-Rasters,
das aus 3 × 3
Unterrastern ("Blöcke" genannt) gebildet
ist, einzugeben. Sudoku beginnt damit, daß einige der Rasterfelder,
wie in 2 gezeigt, mit
Zahlen (den "Vorgaben") gefüllt sind.
Jede Reihe, Spalte und jeder Block darf jede Zahl nur einmal enthalten.
Vervollständigung
des Puzzles erfordert Geduld und logische Fähigkeiten.
Außerdem wird
Sudoku die logische Seite des Gehirns trainieren und wird die Lösung dieser Puzzles
einen definitiv herausfordern, obwohl die Puzzles überraschend
einfach sind. Wie oben beschrieben, enthält jede Reihe und Spalte die
Ziffern von eins bis neun. Jeder der neun 3 × 3-Blöcke wird auch eine der Ziffern
enthalten. In Kenntnis dessen und mit wenigen leeren Feldern kann
man die anderen Felder ableiten, bis das gesamte Raster gefüllt ist.
Die 3a–3c zeigen
eine Ansicht von einem Sudoku-Puzzle. Die Aufgabe von Sudoku besteht
darin, die anderen leeren Felder mit Zahlen zwischen eins und neun
(nur eine Zahl in jedem Feld) gemäß den folgenden Regeln zu füllen: 1.
Wie in 3a gezeigt, kann
eine Zahl nur einmal in jeder Reihe auftreten; 2. wie in 3b gezeigt, kann eine Zahl
nur einmal in jeder Spalte auftreten; und 3., wie in 3c gezeigt, kann eine Zahl
nur einmal in jedem Block auftreten. Die Zusammenfassung dieser
Regeln bestünde
darin, daß eine
Zahl nur einmal in jeder Reihe, Spalte und in jedem Block auftreten
sollte.
Gegenwärtig umfaßt die An
des Spielens von Sudoku die folgenden Schritte: 1. Zeichnen von
neun 3 × 3-Unterrastern
auf einem Papier mittels eines Bleistifts und eines Radiergummis;
2. Plazieren von einigen Ziffern auf den Unterrastern; 3. Eintragen
von Ziffern von 1 bis 9 in alle leeren Räume in dem Raster, bis jede
Reihe, Spalte und jeder 3 × 3-Block
die Ziffern 1 bis 9 nur einziges Mal enthält.
Es
könnte
der Fall vorliegen, daß ein
Benutzer ein individuelles Puzzle zum Spielen erstellen möchte. Mit
einem individuell erstellten Puzzle ist gemeint, daß der Benutzer
ein gewünschtes
Symbol in einem gewünschten
Feld zur Erzeugung eines neuen Spaß-Puzzles anordnen möchte. Ein
geeignetes Puzzle weist nur eine Lösung auf. Andernfalls handelt
es sich um ein ungeeignetes Puzzle. Gegenwärtig gibt es kein tragbares
Gerät,
das ermitteln kann, ob das erstellte Puzzle geeignet ist oder nicht.
Somit möge
angesichts des obengenannten Problems ein neues Sudoku-Gerät zum zweckmäßigen Spielen und
zur Überwindung
der obengenannten Nachteile bereitgestellt werden. Es besteht ein
Bedarf an einem tragbaren Gerät,
das ermitteln kann, ob das individuell erstellte Puzzle eine einzige
Lösung,
mehrere Lösungen
oder keine Lösung
aufweist, um zu ermitteln, ob das erstellte Puzzle geeignet ist
oder nicht.
Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe gelöst durch
ein Gerät
mit einem Sudoku-Verifiziermodul, umfassend:
einen Mikroprozessor, ein mit genanntem Mikroprozessor verbundenes
Sudoku-Verifiziermodul zur Ermittlung, ob ein individuell erstelltes Puzzle
geeignet ist oder nicht, ein mit genanntem Mikroprozessor verbundenes
Eingabemodul, wobei ein Symbol in ein leeres Feld auf einem Raster
eingebbar ist, das auf einer mit genanntem Mikroprozessor verbundenen
Anzeige angezeigt wird, und eine mit genanntem Mikroprozessor und
genannter Anzeige verbundene Stromquelle.
Gemäß einer
besonderen Ausführungsform der
Erfindung kann vorgesehen sein, daß es ein mit genanntem Mikroprozessor
verbundenes Einstellmodul (set board module) zum Erzeugen von genanntem
individuell erstellten Puzzle umfaßt.
Günstigerweise
umfaßt
es ein mit genanntem Mikroprozessor verbundenes Sudoku-Regel-Modul (Soduko conditional
module) zum Erzeugen eines Sudoku-Puzzles.
Insbesondere
kann dabei vorgesehen sein, daß genanntes
Sudoku-Regel-Modul ein Einstellmodul zum Erzeugen von genanntem
individuell erstellten Puzzle enthält.
Gemäß einer
besonderen Ausführungsform der
Erfindung umfaßt
das Gerät
ein elektronisches Spielgerät,
ein Mobiltelefon, einen Computer oder einen PDA (Personal Digital
Assistant).
Zweckmäßigerweise
umfaßt
das auf genannter Anzeige angezeigte Raster m × m Felder, wobei m eine ganzzahlige
Zahl von vier bis neun ist.
Vorteilhafterweise
weist das Sudoku-Regel-Modul ein Sudoku-Puzzle-Programm zur Erzeugung
eines Sudoku-Puzzles auf genannter Anzeige auf.
Nachdem
das Verifiziermodul den Testalgorithmus abgearbeitet hat, wird das
Ergebnis aus mehreren Ergebnissen, Inkonsistenz oder einem einzigen Ergebnis
bestehen. Somit wird das Verifiziermodul verifizieren, ob das individuell
erstellte Puzzle geeignet ist oder nicht. Wie wir wissen, ist das
Puzzle mit einem einzigen Ergebnis geeignet.
Gemäß einem
weiteren Aspekt wird diese Aufgabe gelöst durch ein Gerät mit einem
Einstellmodul, umfassend: einen Mikroprozessor, ein mit genanntem
Mikroprozessor verbundenes Einstellmodul zum Erzeugen von genanntem
individuell erstellten Puzzle, ein mit genanntem Mikroprozessor
verbundenes Eingabemodul, wobei ein Symbol in ein leeres Feld auf
einem Raster eingebbar ist, das auf einer mit genanntem Mikroprozessor
verbundenen Anzeige angezeigt wird, und eine mit genanntem Mikroprozessor
und genannter Anzeige verbundene Stromquelle.
Die
Unteransprüche
betreffen vorteilhafte Weiterentwicklungen des Gerätes.
Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und
der nachstehenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel anhand der schematischen
Zeichnungen im einzelnen erläutert
ist. Dabei zeigt:
1 eine
Ansicht von einem 9 × 9-Raster, das
aus 3 × 3-Unterrastern
gebildet wird;
2 eine
Ansicht von Sudoku zu Beginn, wenn einige der Rasterfelder mit Zahlen
gefüllt
sind;
3a–3c eine
Ansicht von einem Sudoku-Puzzle;
4 ein
Sudoku-Gerät
gemäß einer
besonderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
5 ein
Funktionsdiagramm des Sudoku-Geräts
gemäß der besonderen
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung.
In
der folgenden Beschreibung werden zahlreichen spezifizierten Details
dargestellt, um für
ein umfassendes Verständnis
der vorliegenden Erfindung zu sorgen, und der Schutzbereich der
vorliegenden Erfindung ist ausdrücklich,
außer
durch die beigefügten
Ansprüche,
nicht beschränkt.
Ein Fachmann auf dem Gebiet wird jedoch erkennen, daß die Erfindung
ohne eines oder mehrere der spezifizierten Details realisiert werden
kann.
Ein
Fachmann auf dem Gebiet wird sofort erkennen, daß die hierin in Verbindung
mit Verfahren und Schemata beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung nur zu Darstellungszwecken dienen und in keiner Weise
eine beschränkende Wirkung
haben sollen. Andere Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung werden für
Fachleute auf der Grundlage der vorliegenden Beschreibung ohne weiteres
naheliegen.
Die
Zahlen in dem Sudoku-Puzzle werden der Zweckmäßigkeit halber verwendet. Arithmetische Beziehungen
zwischen den Zahlen sind vollkommen unwichtig. Außerdem kann
irgendeine Gruppe von verschiedenen Symbolen, zum Beispiel Zahlen, Buchstaben,
geometrische Formen oder Farben, verwendet werden, ohne das Puzzle
zu ändern.
Die 4 und 5 zeigen
ein Sudoku-Gerät
gemäß einer
besonderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Das Gerät umfaßt ein Hauptgehäuse 40,
eine Anzeige 41, einen Tastaturbereich 42, einen
Schalter 43, eine Anzeigeschnittstelle 44, einen
Mikroprozessor 45, ein Eingabemodul 46, einen
Speicher 47, ein Sudoku-Regel-Modul 48, ein Sudoku-Verifiziermodul 50,
ein Einstellmodul 52 und eine Stromquelle 49.
Die Anzeige 41 ist auf dem Hauptgehäuse 40 angeordnet.
Zum Beispiel kann die Anzeige 41 eine LCD-Anzeige sein.
Die Anzeige 41 ist auf ein Raster eingestellt, das aus
m × m Feldern
besteht, wobei die Zahl m eine ganzzahlige Zahl von vier bis neun
ist. Zum Beispiel ist m neun und umfaßt das Raster, wie in 2 gezeigt,
neun 3 × 3-Unterraster.
Die Symbole umfassen, ohne aber darauf beschränkt zu sein, Zahlen, Buchstaben,
geometrische Formeln oder Farben, wie dies oben beschrieben ist.
Mit anderen Worten können
die Symbole durch die Tasten 42a und 42b eingegeben
werden. Der Schalter 43 kann auf der Seite des Hauptgehäuses 40 angeordnet
und mit der Stromquelle 49 zum Ein- und Ausschalten des
Sudoku-Gerätes
verbunden sein. Die Anzeigeschnittstelle 44 ist in dem Hauptgehäuse 40 angeordnet
und jeweils mit dem Prozessor 45, der Anzeige 41 und
der Stromquelle 49 verbunden. Durch die Anzeigeschnittstelle
kann die Anzeige 41 Ausführungsdaten zeigen.
Der
Mikroprozessor 45 ist in dem Hauptgehäuse 40 angeordnet
und mit dem Soduko-Regel-Modul 48 und
dem Sudoko-Verifiziermodul 50 verbunden. Das Sudoku-Regel-Modul 48 umfaßt ein Sudoku-Puzzle-Programm
zur Erzeugung eines Sudoku-Puzzles. In einer besonderen Ausführungsform kann
das Sudoku-Regel-Modul 48 in dem Mikroprozessor 45 eingebettet
sein. Das Sudoku-Bestimmungsmodul 48 kann ein Einstellmodul
enthalten, damit ein Benutzer ein individuell erstelltes Puzzle
erstellen kann. Das individuell erstellte Puzzle bezieht sich darauf,
daß ein
Benutzer ein gewünschtes
Symbol in ein gewünschtes
Feld setzen kann, um ein neues Puzzle zu erzeugen. Das Einstellmodul 52 könnte in
einer anderen Ausführungsform
ein separates Modul sein. Das Sudoku-Verifiziermodul 50 dient
zur Verifizierung, ob das individuell erstellte Puzzle eine einzige
Lösung,
mehrere Lösungen
oder keine Lösung aufweist,
um zu ermitteln, ob das eingestellte Puzzle geeignet ist oder nicht.
Wenn
Sudoku beginnt, sind einige der Rasterfelder mit Symbolen, zum Beispiel
vorgegebenen Symbolen, die von einem Zufallsgenerator des obengenannten
Geräts
erzeugt sind, gefüllt.
Die vorgegebenen Symbole können
als Standardsymbole eingestellt sein. Das Verifizierverfahren umfaßt die fölgenden
Schritte. Zu Beginn, wenn das Verifiziermodul den Wert eines Feldes
kennt, wird es das Raster mit "möglichen
Werten" für alle anderen
relevanten Felder einstellen. Wenn zum Beispiel der Wert "1" in der Rasterposition Spalte 5, Reihe
1 plaziert wird, können
alle anderen Felder in Spalte 5, Reihe 1 und dem 3 × 3-Block,
zu dem dieses Feld gehört,
nicht länger den
Wert "1" enthalten. Auf diese
Weise aktualisiert das Verifiziermodul das Raster mit "möglichen Werten" mit dieser Information.
Das Sudoku-Verifiziermodul
nimmt eine Überprüfung vor,
um zu sehen, ob jedes der Felder nur einen möglichen Wert aufweist. Wenn überhaupt
einer gefunden wird, dann wird der Wert für dieses obengenannte Feld
eingegeben und wird der obige Schritt wiederholt, bis alle verbleibenden
ungelösten
Felder mehrere mögliche
Werte enthalten (oder das Sudoku vollständig gelöst ist!).
Wenn
der obige Schritt es nicht schafft, das Puzzle zu lösen, dann
wird der nächste
Schritt ausprobiert. Jede Reihe/Spalte/jeder Block wird einer Überprüfung unterzogen,
um zu sehen, ob irgendeiner der Werte (1–9), der jetzt für die Reihe/Spalte/den Block
gefunden werden muß,
nur in einem einzigen Feld plaziert werden kann. Falls dies der
Fall sein sollte, wird der Wert eingegeben und kehrt der Algorithmus
zum ersten Schritt zurück.
Wenn
eine Spalte/Reihe/ein Block zwei Werte aufweist, die beide nur zwei
zulässige
mögliche Felder
aufweisen, und diese beiden Felder für beide Werte dieselben sind,
dann muß gemäß einem
anderen Verfahren sich dieses Wertepaar in diesen beiden Feldern
befinden. Alle anderen Werte können somit
nicht in diesen Feldern plaziert werden. Das obige wird wiederholt.
Es
könnte
ein anderes Verfahren für
das Verifiziermodul eingeführt
werden. Der erste Schritt besteht darin, alle möglichen Antworten auszugeben, und
der nächste
Schritt besteht darin, diejenigen auszuschließen, die mit in dem Puzzle
erschienenen Zahlen inkompatibel sind. Die Startposition besteht darin,
daß jedes
Feld jede der Zahlen 1–9
enthalten kann. Das Verifiziermodul gibt alle möglichen Werte in jedem Feld
aus. In dem obigen Beispiel besteht der erste Schritt darin, die
Zahlen in das Raster einzutragen und alle Werte auszuschließen, die
mit den in dem Puzzle erschienenen Zahlen inkonsistent sind. Nachdem
das Verifiziermodul alle vorgegebenen Zahlen aufgebraucht hat (und
die eine gefunden hat), schreitet das Verifiziermodul zum nachfolgenden Prozeß im nächsten Schritt
vor. Der Schritt bringt das Zählen
mit sich, wie häufig
die unbestimmten Zahlen in einer Gruppe von Feldern (Reihe, Spalte
oder 3 × 3-Block)
auftreten. Wenn das Verifiziermodul mit der ersten Spalte beginnt,
sind die unbestimmten Felder das 1., 2., 4., 5., 8. und 9. Das Verifiziermodul
zählt, wie
häufig
jede unbestimmte Zahl in dem Schritt auftritt (die bekannten sind
von diesem Prozeß ausgeschlossen).
Der nächste
Schritt bringt eine Anstellung von Vermutungen und das Betrachten
der Konsequenzen mit sich.
Es
gibt drei mögliche
Ergebnisse:
- 1. die Suche endet mit einer Lösung
- 2. die Suche führt
zu einem Widerspruch
- 3. die Suche ist ergebnislos.
Dieses
erste Ergebnis scheint bei erster Betrachtung ideal zu sein. Dieser
Teil des Algorithmus bringt die Anstellung einer Vermutung und danach die
Anwendung der drei vorangehenden Schritte mit sich.
Nachdem
das Verifiziermodul den obengenannten Algorithmus verarbeitet hat,
wird das Ergebnis mehrere Ergebnisse, Inkonsistenz oder ein einziges
Ergebnis sein. Somit wird das Verifiziermodul verifizieren, ob das
individuell erstellte Puzzle geeignet ist oder nicht. Wie wir wissen,
ist das einzige Ergebnis das geeignete.
In
einer Ausführungsform
können
die Symbole Zahlen, wie zum Beispiel eins, zwei, drei und vier oder
Buchstaben, wie zum Beispiel A, B, C und D sein. Wie oben beschrieben
ist, gehorcht das Sudoku-Puzzle Regeln, daß ein Symbol nur einmal in jeder
Reihe, Spalte und einem Block auftreten sollte. Mit anderen Worten
kann dasselbe Symbol nicht in jeder Reihe, Spalte und in einem Block
auftreten. In einer anderen Ausführungsform
kann das Gerät
mit dem Sudoku-Spielmodul ein elektrisches Spielgerät, ein Mobiltelefon,
ein Computer oder ein PDA (Personal Digital Assistant) sein.
Die
in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den
Ansprüchen
offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch
in beliebigen Kombinationen für
die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen
wesentlich sein.