5:杀手数独(上)
杀手数独是一种比较复杂的变型数独题,它不同于之前的额外区域类数独,它给的提示是数字之间的计算结果,而且一般而言,杀手数独都是空盘出现,全盘均已计算数值作为提示,将题目的难度加以升华,杀手数独故因此得名,杀手一词指的是“杀掉时间”[1]。
不过,因为杀手数独的数值计算的特征相当新颖,所以也产生了很多数独技巧。
[1] “杀掉时间”来源于英语短语kill time,它就是打发时间的意思。
Part 1 杀手数独介绍
杀手数独的规则,除了满足标准数独的要求外,全盘的所有单元格还被不同的虚线框所包围。同属于一个虚线框内的数字不能重复,并且虚线框内的所有填数的和,将会写在这个虚线框的左上方作为提示。
以下是一个示例和它的解。

这样一来,规则就清楚了,不过,这种规定确实不容易完成题目,毕竟它只是模糊地给出了求和的结果。
经常有小伙伴会忘记虚线框内数字也不能相同这个要求,我特意加粗了那段文字;如果虚线框内可允许包含相同数字的杀手数独,则必须在规则里面给出这一点;否则默认情况就是不允许相同的。
下面我们来看一下,基本的杀手数独技巧。
Part 2 45法则(满贯规则)
2-1 凹排除
除了最基础的排除手段,由于杀手数独的特殊情况,所以产生了新的排除方式:凹/凸排除(凹排除和凸排除可以被统称为45法则)。顾名思义,凹/凸排除是两种特别的排除方式,凹就是凹进去的排除;而凸则是凸出来的排除。那么,凹和凸在这里,其实指的是什么呢?
除了杀手数独给予的基本数独规则之外,我们也需要有一种相当敏捷的思维。每一行、列、宫的填数都是1到9、没有数字出现重复的情况。那么,既然是杀手数独,它们的总和也是需要牢记的。从1到9求和的结果是45(1+2+3+4+5+6+7+8+9=45)。请牢记这一点。后续会不断使用到这个结论(当然了,这也就是45法则名字的来源)。
现在我们来看一下,凹/凸排除究竟是什么。

如图所示,观察第1个宫,有三个虚线框,一共占据了八个单元格,而且都恰好不跨宫。我们计算一下和值:7+12+19=38。整个宫的所有填数的和是45,所以还剩下唯一的一格一定只能是45-38=7。所以C3填入数字7。
这个技巧位于宫内,还缺少一格才能补足一个完整的宫,所以可以将其称为凹排除。
2-2 凸排除
下面来看一则凸排除的示例。

如图所示,观察第一个宫,第一个宫没有跨出宫的虚线框有三个,它们的和是12+7+11=30;而跨出宫外的虚线框有一个已经填入了4和2,所以4是确定的,再算上C12和D1三格围住的虚线框的和,一共是30+4+20=54。
一个完整的宫的和是45,而刚才求出的总和涉及的单元格一共是十个——第1个宫内所有的单元格,外加D1。所以D1的填数应当是54-45=9。
这里的数字9是不在当前宫内的,所以称为凸排除。
Part 3 最值估算
当一些虚线框的和值较大的时候,我们可以采用估值的方式来判断数值是否可能存在于其中。
3-1 最小值估算

如图所示,观察第1个宫,发现1的填数位置只有C3。
因为第1个宫内有一个四格构成的和值为29的虚线框,如果1填入到其中的时候,就还剩下三格,填数和需要为28。可是,我们明显发现,即使三个数全部是9,也只能达到27,根本不能达到28。所以1不可能填入到这个虚线框里的任何一格里。
同理,B34也不可以是1,因为和值为11,如果填入1后,剩下一格必须是10,而标准数独之中,是无法填入大于9的数的,所以不可能。
最终我们发现,1只能填入到C3。
这一种分析方式称为最值估算,将单元格内可以填入的最大或最小值确定出来,以便确定数字是否将数字填入进去。同理,我们还可以找到此图上另外一处极值。
3-2 最大值估算

如图所示,观察第9个宫,发现数字9只能填入到I7。因为其他的虚线框内都不能填入9,它们的填数范围可以直接确定,9肯定不能在其中。比如GH89里,和值为12,如果填入一个9,则剩余三格和值必须为3,三格只能都填1才满足要求,但显然这样数字1就重复了,违背了数独规则,所以9一定不在其中[1]。同理,其他的格子也不能填入9。
这是另外一种类型的最值估算,这里利用到的是最大值(所有数都要小于这个值,所以它为最大值);而上一例则是最小值估算(所有数都要大于这个值,所以它是最小值)。
[1] 至于这里写的“≤6”,表示填入的数字必须不大于6,至于为什么是6这个数,请自行思考一下为什么。
Part 4 唯一组合
除了45法则外,还有一种特殊的存在形式。如果给定两个单元格,同属一个虚线框内,那么,因为他们不重复,所以必然会产生多种填数情况。例如和值为6的两格,填数就可能为1和5、2和4(3和3则不满足要求,因为虚线框内不能有相同的数字)。
那么,有没有一种情况,例如虚线框内,填数只有唯一的一种组合可能呢?答案是肯定的。以下就将罗列这样的一些组合可能。

这样的一张表格,希望你能够从中记住一些常见的情况(例如占据两格和三格的唯一组合情况),在做题之中,会提升你的速度[1]。
[1] 另外,一个较为好记的数学公式是,每一个不同规格的虚线框都具有四种唯一组合形式,并对应不同的和值。如果一个规格为n的数组,那么四个对应存在唯一组合的和值是n(n+1)/2、n(n+1)/2+1、n(19-n)/2-1、n(19-n)/2。由于数组并未在本书之中介绍得非常详细,所以作为脚注叙述此内容。
Part 5 满贯规则的推广
之前我们学习锯齿数独时,遇到过一种特殊的技巧——割补法。它是针对多个区域,得到某些格子的填数和另外某些格子的填数是完全一样的,进而得到一些结论。
在杀手数独之中,45法则也是可以同样拓展到多个区域的。

如图所示(还是上面那个题),我们针对于第1、2、3列使用类似于45法则的用法。因为是三列,所以三列的填数的和应为3×45=135。发现三列内的虚线框只有两处多出两个单元格不在这三列内:DF4。
现在计算所有虚线框的和:(12+7+11+20+4+17+12+6+25)+(10+27)=151。其中,“12+7+11+20+4+17+12+6+25”这一部分是虚线框未跨出这三列的所有格填数的和;而“10+27”则是有跨出三列的所有格的填数的和。那么这些虚线框超出这三列的单元格只有DF4,所以DF4的填数和应为151-135=16。
由于DF4位于同一个宫(第5个宫)内,所以两格的填数一定不同。随即我们反应出,占据两格,和值为16的组合只有唯一一种:7和9。所以DF4形成7和9的数对结构。
而发现,D4不能填入9,否则将违背数独规则、产生重复,所以D4只能是7,而F4则是9。于是可以顺理成章地得到D3是3(因为D34所在虚线框内和值为10,而D4是7)。
利用了和45法则类似的思路,不过涉及了多个区域。这样的“法则”可以被称为满贯法则。“满贯”就概括了这样多个1到9不重复的填数情况。
这里的7和9形成的数对,可以简单称为唯一数对。
Part 6 虚线框区块
下面讲一下本篇的最后一节内容。杀手数独还有一些其它的技巧,我们将放在下一篇文章里介绍。

如图所示,观察第6个宫,发现数字8的填数位置只可能在E7和F78这三格。首先由于数字8的基础排除,可以排除掉DEF9的填数字8的可能;而在DE89虚线框内,一定不能出现8,否则剩余三格的和值将为3,这样显然是不够填入的。
于是,数字8就只能在E7或F78内,而恰好它们位于同一个虚线框内。
所以,我们可以知道,数字8只能填入到E7和F78之中[1],所以也就不能出现在下面的五格。于是,观察第9个宫,发现数字8只有唯一一处填数位置。
[1] 显然,数字8一定要填入到和值为44的这个虚线框之中。和值为44且占据8个单元格的组合只有一种:2、3、4、5、6、7、8、9。刚好只差数字1没有。其他可能求和的话将都少于44。所以数字8是一定会存在的。