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数独唯一矩形技巧详解:类型1/2/3/4完整攻略

2025-06-11 · 15 分钟阅读
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唯一矩形(Unique Rectangle,简称UR)是数独高级技巧中非常重要的一类方法,它利用了数独必须有且仅有一个解的规则来推导。当盘面中出现可能形成"致死模式"(Deadly Pattern)的矩形结构时,我们可以据此排除某些候选数,从而保证唯一解的存在。

核心原理:
如果四个格子(位于两行两列的交叉处,且恰好分布在两个宫中)都只剩下相同的两个候选数{a, b},那么这四个格子的填法将有两种可能(形成致死模式),导致数独出现多解。由于正规数独必须唯一解,所以这种模式不可能出现,我们可以利用这一点来排除候选数。
唯一矩形原理示意图

唯一矩形技巧根据矩形中格子的候选数分布情况,分为多种类型。本文将详细讲解最常见的四种类型:Type 1(基础型)、Type 2(同余型)、Type 3(数组型)和Type 4(强链型)。

术语说明

  • 地板格(Floor):矩形中只有两个候选数{a, b}的格子,这些格子如果全部保留原样会形成致死模式
  • 屋顶格(Roof):矩形中除了{a, b}还有其他候选数的格子,这些额外候选数是打破致死模式的关键
  • UR对角数(UR Pair):形成唯一矩形的两个候选数{a, b}

在阅读本文前,建议先掌握数独行列宫的命名规则和基本的候选数技巧。

类型1:基础型(Type 1)

Type 1是最简单、最直观的唯一矩形类型。它的特征是:矩形四格中,三个是地板格(只含{a, b}),一个是屋顶格(含{a, b}和其他候选数)。

Type 1 规则

如果唯一矩形的四个格子中,三个只含{a, b},一个含{a, b, x...},
那么该屋顶格必须填入x...中的某个数(不能填a或b),因此可以从屋顶格删除a和b。

实例分析

唯一矩形Type 1示例
图:唯一矩形Type 1 - R1C4, R1C8, R3C4, R3C8 形成包含4, 5的唯一矩形
在计算器中打开此例

观察盘面,我们发现以下四个格子形成矩形结构:

  • R1C4:候选数 {4, 5}(地板格)
  • R1C8:候选数 {4, 5}(地板格)
  • R3C4:候选数 {4, 5}(地板格)
  • R3C8:候选数 {1, 4, 5, 8}(屋顶格,含额外候选数1, 8)

这四个格子位于第1行、第3行与第4列、第8列的交叉处,且分布在宫2和宫3中,满足唯一矩形的条件。

1 识别致死模式:如果R3C8也变成只有{4, 5},那么这四个格子都只含{4, 5}。此时R1C4=4, R1C8=5, R3C4=5, R3C8=4 与 R1C4=5, R1C8=4, R3C4=4, R3C8=5 都是合法填法,导致多解。
2 推理结论:为避免多解,R3C8不能只剩下{4, 5},它必须填入1或8。因此可以从R3C8删除候选数4和5。
操作结果:
唯一矩形Type 1:R1C4R1C8R3C4R3C8 包含 {4, 5}
R3C8 删除候选数 45,保留 {1, 8}

类型2:同余型(Type 2)

Type 2的特征是:矩形四格中,两个是地板格(只含{a, b}),两个是屋顶格,且两个屋顶格包含相同的额外候选数x

Type 2 规则

如果唯一矩形有两个地板格{a, b}和两个屋顶格{a, b, x}(额外候选数相同),
那么两个屋顶格中至少有一个必须填x(否则变成致死模式),因此能同时看到两个屋顶格的其他格子可以删除候选数x。

实例分析

唯一矩形Type 2示例
图:唯一矩形Type 2 - R2C4, R2C7, R3C4, R3C7 形成包含6, 8的唯一矩形,额外候选数9
在计算器中打开此例

观察盘面中的唯一矩形结构:

  • R2C4:候选数 {6, 8, 9}(屋顶格)
  • R2C7:候选数 {6, 8}(地板格)
  • R3C4:候选数 {6, 8, 9}(屋顶格)
  • R3C7:候选数 {6, 8}(地板格)

两个屋顶格R2C4和R3C4都有额外候选数9,且它们在同一列(第4列)。

1 推理逻辑:为避免致死模式,R2C4和R3C4中至少有一个必须填9。也就是说,候选数9在第4列中被"锁定"在R2C4和R3C4。
2 执行排除:第4列的其他格子,以及能同时看到R2C4和R3C4的格子,都不能填9。具体来说:
  • R2C6(第2行能看到R2C4):删除候选数 9
  • R3C5(第3行能看到R3C4,宫2能看到R2C4):删除候选数 9
  • R7C4(第4列):删除候选数 9
  • R9C4(第4列):删除候选数 9
操作结果:
唯一矩形Type 2:R2C4R2C7R3C4R3C7 包含 {6, 8},额外候选数 9
R2C6R3C5R7C4R9C4 删除候选数 9

类型3:数组型(Type 3)

Type 3结合了唯一矩形和隐性/显性数组技巧。两个屋顶格有不同的额外候选数,这些额外候选数与同一单元内的其他格子形成数组关系。

Type 3 规则

如果两个屋顶格分别含{a, b, x}和{a, b, y}(或{a, b, x, y}等组合),
并且这些额外候选数{x, y...}与同行/列/宫中的其他格子形成显性数组,
那么该单元中其他格子可以按数组规则删除相应候选数。

实例分析

唯一矩形Type 3示例
图:唯一矩形Type 3 - R4C1, R4C2, R8C1, R8C2 形成包含7, 8的唯一矩形
在计算器中打开此例

观察唯一矩形结构:

  • R4C1:候选数 {7, 8}(地板格)
  • R4C2:候选数 {2, 7, 8}(屋顶格,额外候选数2)
  • R8C1:候选数 {7, 8}(地板格)
  • R8C2:候选数 {2, 6, 7, 8}(屋顶格,额外候选数2, 6)
1 分析屋顶格:两个屋顶格R4C2和R8C2都在第2列。为避免致死模式,它们至少有一个必须填入额外候选数(2或6)。换句话说,R4C2和R8C2"合起来"必须包含{2, 6}中的至少一个。
2 发现数组关系:观察第2列的R9C2,其候选数为{2, 6}。由于R4C2和R8C2必须占用{2, 6}中的数字,与R9C2一起,这三个格子在第2列形成了对{2, 6}的"锁定"。
3 执行排除:第2列的其他格子不能包含2或6:
  • R5C2:删除候选数 2
  • R7C2:删除候选数 26
操作结果:
唯一矩形Type 3:R4C1R4C2R8C1R8C2 包含 {7, 8}
屋顶格必须保留 {2, 6} 中至少一个,与 R9C2 形成数组,锁定第2列的 {2, 6}
R5C2 删除 2,从 R7C2 删除 26

类型4:强链型(Type 4)

Type 4利用了强链的概念。当两个屋顶格在同一行/列/宫中,且UR对角数中的某一个在该单元只出现在这两个屋顶格时,可以进行特殊的排除。

Type 4 规则

如果两个屋顶格在同一单元(行/列/宫),且UR对角数a在该单元只出现在这两个屋顶格
那么这两个屋顶格中必有一个填a(强链关系),不能两个都填b,因此可以从两个屋顶格删除另一个UR对角数b。

实例分析

唯一矩形Type 4示例
图:唯一矩形Type 4 - R5C1, R5C7, R6C1, R6C7 形成包含3, 6的唯一矩形
在计算器中打开此例

观察唯一矩形结构:

  • R5C1:候选数 {3, 6}(地板格)
  • R5C7:候选数 {1, 4, 5, 6, 8}(含3, 6的屋顶格?实际需检查)
  • R6C1:候选数 {3, 6}(地板格)
  • R6C7:候选数 {1, 4, 5, 6, 8}(屋顶格)

实际上根据题目,四个格子 R5C1, R5C7, R6C7, R6C1 包含候选数 {3, 6},两个屋顶格 R5C7 和 R6C7 在第7列中都含有3和6。

1 检查强链条件:在第7列中,候选数3只出现在R5C7和R6C7两个格子。这意味着第7列的3必须填在这两格之一(形成强链)。
2 推理逻辑:由于R5C7和R6C7中必有一个填3,它们不可能都填6。如果两个都填6,第7列就没有3的位置了。
3 执行排除:既然两个屋顶格不能都填6,而为避免致死模式它们必须"破坏"只含{3, 6}的状态,可以从两个屋顶格删除候选数6:
  • R5C7:删除候选数 6
  • R6C7:删除候选数 6
操作结果:
唯一矩形Type 4:R5C1R5C7R6C1R6C7 包含 {3, 6}
第7列中 R5C7R6C7 必含3(强链),不能都填6
R5C7R6C7 删除候选数 6

四种类型对比

类型 地板格数量 屋顶格数量 特征 删除位置
Type 1 3个 1个 唯一的屋顶格有额外候选数 从屋顶格删除UR对角数
Type 2 2个 2个 两个屋顶格有相同的额外候选数x 从能看到两个屋顶格的格子删除x
Type 3 2个 2个 屋顶格的额外候选数与其他格形成数组 按数组规则从同单元其他格删除
Type 4 2个 2个 UR对角数之一在屋顶格所在单元形成强链 从两个屋顶格删除另一个UR对角数

如何发现唯一矩形?

1 寻找双值格:首先找出盘面中只有两个候选数的格子(双值格)。
2 检查矩形结构:看看是否有两个双值格含有相同的候选数{a, b},且它们可以与另外两个格子形成矩形(两行两列,跨两个宫)。
3 验证另外两格:检查矩形的另外两个格子是否都包含{a, b}作为候选数(可以有其他候选数)。
4 判断类型并执行:根据地板格和屋顶格的数量和特征,判断属于哪种类型,然后执行相应的排除操作。
重要条件:
  • 唯一矩形的四个格子必须恰好分布在两个宫中(不能在同一个宫,也不能在三个或四个宫)
  • UR对角数{a, b}必须是所有四个格子的共同候选数
  • 唯一矩形技巧的前提是数独有唯一解,对于可能有多解的题目不适用

技巧总结

  • 核心思想:利用"数独必须唯一解"的规则,避免出现致死模式
  • 识别条件:四格形成矩形,跨两行两列两宫,都含相同的两个候选数
  • 类型选择:根据地板格/屋顶格的数量和额外候选数的分布选择处理方式
  • 应用场景:高级数独解题,特别是当其他技巧难以突破时
实战建议:
唯一矩形是非常强大的高级技巧,但需要一定的练习才能熟练识别。建议:
  • 从Type 1开始练习,它最容易识别和理解
  • 习惯标记候选数,这样更容易发现潜在的矩形结构
  • 记住关键判断:四格、两行两列、两宫、相同双值
  • Type 3和Type 4需要结合其他技巧知识(数组、强链),建议先掌握这些基础
立即练习:
开始一局困难难度的数独游戏,尝试发现和应用唯一矩形技巧!