数独优化求解C库tdoku-lib的使用

tdoku-lib是基于优化求解器tdoku改造的动态库和静态库，它的存储库地址 https://github.com/hackerzhuli/tdoku-lib
1.拉取源代码

root@DESKTOP-59T6U68:/mnt/c/d# git clone https://github.com/hackerzhuli/tdoku-lib.git Cloning into 'tdoku-lib'... remote: Enumerating objects: 1230, done. remote: Counting objects: 100% (339/339), done. remote: Compressing objects: 100% (77/77), done. remote: Total 1230 (delta 288), reused 284 (delta 255), pack-reused 891 (from 1) Receiving objects: 100% (1230/1230), 72.96 MiB | 3.20 MiB/s, done. Resolving deltas: 100% (885/885), done. Updating files: 100% (27/27), done.

2.编译

root@DESKTOP-59T6U68:/mnt/c/d# cd tdoku-lib root@DESKTOP-59T6U68:/mnt/c/d/tdoku-lib# docker start gcc gcc root@DESKTOP-59T6U68:/mnt/c/d/tdoku-lib# docker exec -it gcc bash root@6ae32a5ffcde:/# cd /par/tdoku-lib/ root@6ae32a5ffcde:/par/tdoku-lib# ./BUILD.sh -- The C compiler identification is GNU 14.2.0 -- The CXX compiler identification is GNU 14.2.0 -- Detecting C compiler ABI info -- Detecting C compiler ABI info - done -- Check for working C compiler: /usr/bin/cc - skipped -- Detecting C compile features -- Detecting C compile features - done -- Detecting CXX compiler ABI info -- Detecting CXX compiler ABI info - done -- Check for working CXX compiler: /usr/local/bin/c++ - skipped -- Detecting CXX compile features -- Detecting CXX compile features - done -- Configuring done -- Generating done -- Build files have been written to: /par/tdoku-lib/build [ 6%] Building CXX object CMakeFiles/tdoku_object.dir/src/solver_dpll_triad_simd.cc.o [ 12%] Building CXX object CMakeFiles/tdoku_object.dir/src/solver_basic.cc.o [ 18%] Building CXX object CMakeFiles/tdoku_object.dir/src/solver_dpll_triad_scc.cc.o /par/tdoku-lib/src/solver_dpll_triad_scc.cc:20:11: error: 'uint16_t' does not name a type 20 | constexpr uint16_t kNumLiterals = kNumBoxes * kNumPosClausesPerBox * kNumValues * 2; | ^~~~~~~~ /par/tdoku-lib/src/solver_dpll_triad_scc.cc:11:1: note: 'uint16_t' is defined in header '<cstdint>'; this is probably fixable by adding '#include <cstdint>' 10 | #include <vector> +++ |+#include <cstdint> 11 | ... /par/tdoku-lib/src/solver_dpll_triad_scc.cc:526:38: error: 'Literal' was not declared in this scope 526 | if (result_.asserted[Literal(box, elm, val)]) { | ^~~~~~~ /par/tdoku-lib/src/solver_dpll_triad_scc.cc: At global scope: /par/tdoku-lib/src/solver_dpll_triad_scc.cc:540:65: error: 'uint32_t' has not been declared 540 | size_t TdokuSolverDpllTriadScc(const char *input, size_t limit, uint32_t configuration, | ^~~~~~~~ make[2]: *** [CMakeFiles/tdoku_object.dir/build.make:104: CMakeFiles/tdoku_object.dir/src/solver_dpll_triad_scc.cc.o] Error 1 make[1]: *** [CMakeFiles/Makefile2:93: CMakeFiles/tdoku_object.dir/all] Error 2 make: *** [Makefile:91: all] Error 2

编译出错。
按照编译的提示，在solver_dpll_triad_scc.cc的开头加上#include <cstdint>，重新编译通过

root@6ae32a5ffcde:/par/tdoku-lib# ./BUILD.sh ... [ 6%] Building CXX object CMakeFiles/tdoku_object.dir/src/solver_dpll_triad_simd.cc.o [ 12%] Building CXX object CMakeFiles/tdoku_object.dir/src/solver_basic.cc.o [ 18%] Building CXX object CMakeFiles/tdoku_object.dir/src/solver_dpll_triad_scc.cc.o [ 25%] Building CXX object CMakeFiles/tdoku_object.dir/src/util.cc.o [ 31%] Building CXX object CMakeFiles/tdoku_object.dir/src/generate.cc.o [ 37%] Building CXX object CMakeFiles/tdoku_object.dir/src/solve.cc.o make[2]: warning: Clock skew detected. Your build may be incomplete. [ 37%] Built target tdoku_object [ 43%] Linking CXX static library libtdoku_static.a [ 43%] Built target tdoku_static [ 50%] Linking CXX shared library libtdoku_shared.so [ 50%] Built target tdoku_shared [ 56%] Building CXX object CMakeFiles/run_tests.dir/test/run_tests.cc.o [ 62%] Building CXX object CMakeFiles/run_tests.dir/src/util.cc.o [ 68%] Building CXX object CMakeFiles/run_tests.dir/src/solver_dpll_triad_simd.cc.o [ 75%] Linking CXX executable run_tests [ 75%] Built target run_tests [ 81%] Building CXX object CMakeFiles/grid_lib.dir/src/grid_lib.cc.o [ 87%] Linking CXX static library libgrid_lib.a [ 87%] Built target grid_lib [ 93%] Building CXX object CMakeFiles/grid_tools.dir/src/grid_tools.cc.o [100%] Linking CXX executable grid_tools [100%] Built target grid_tools make[1]: warning: Clock skew detected. Your build may be incomplete. make: warning: Clock skew detected. Your build may be incomplete. root@6ae32a5ffcde:/par/tdoku-lib#

3.执行
执行编译出来的run_tests文件，显示PASS: tdoku

root@6ae32a5ffcde:/par/tdoku-lib/build# ./run_tests Error opening test/test_puzzles root@6ae32a5ffcde:/par/tdoku-lib/build# cd .. root@6ae32a5ffcde:/par/tdoku-lib# build/run_tests PASS: tdoku

再编译示例文件，

#include"../include/tdoku.h"#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>intmain(intargc,constchar**argv){size_tlimit=argc>1?atoll(argv[1]):10000;char*puzzle=NULL;charsolution[81];size_tsize,guesses;while(getline(&puzzle,&size,stdin)!=-1){if(strlen(puzzle)<81||puzzle[0]=='#')continue;solution[0]='\0';size_tcount=SolveSudoku(puzzle,limit,0,solution,&guesses);if(limit>1&&count==1){SolveSudoku(puzzle,1,0,solution,&guesses);}printf("%.81s:%ld:%.81s\n",puzzle,count,solution);}}

slove求解文件中的数独题目，空格用“.”表示。结果输出到控制台，格式是题目:解序号:解

root@6ae32a5ffcde:/par/tdoku-lib# gcc example/solve.c build/libtdoku_static.a -O3 -o solve -lstdc++ -lm root@6ae32a5ffcde:/par/tdoku-lib# unzip data.zip root@6ae32a5ffcde:/par/tdoku-lib# ./solve < data/puzzles0_kaggle ..2..76416712.....5..3..28.46......9.35.18.6...7.93..4.9.5.61...5..7...3..48...2.:1:382957641671284935549361287468725319935418762127693854293546178856172493714839526 ...6.2..9.3..1.6..1.238.5.4.15...96....94.....27..38.58.42..3.7.....8.....6.7125.:1:748652139539714682162389574415827963683945721927163845854296317271538496396471258 ^C

示例还有python程序

importsysfromctypesimport*classTdoku:def__init__(self):self.__tdoku=CDLL("build/libtdoku_shared.so")self.__solve=self.__tdoku.TdokuSolverDpllTriadSimd self.__solve.restype=c_ulonglong self.__constrain=self.__tdoku.TdokuConstrain self.__constrain.restype=c_bool self.__minimize=self.__tdoku.TdokuMinimize self.__minimize.restype=c_booldefSolve(self,puzzle):iftype(puzzle)isstr:puzzle=str.encode(puzzle)limit=c_ulonglong(1)config=c_ulong(0)solution=create_string_buffer(81)guesses=c_ulonglong(0)count=self.__solve(c_char_p(puzzle),limit,config,solution,pointer(guesses))ifcount:returncount,solution.value.decode(),guesses.valueelse:return0,"",guessesdefCount(self,puzzle,limit=2):iftype(puzzle)isstr:puzzle=str.encode(puzzle)limit=c_ulonglong(limit)config=c_ulong(0)solution=create_string_buffer(81)guesses=c_ulonglong(0)count=self.__solve(c_char_p(puzzle),limit,config,solution,pointer(guesses))returncountdefConstrain(self,partial_puzzle):iftype(partial_puzzle)isstr:buffer=create_string_buffer(str.encode(partial_puzzle))else:buffer=create_string_buffer(partial_puzzle)pencilmark=c_bool(False)self.__constrain(pencilmark,buffer)returnbuffer.valuedefMinimize(self,non_minimal_puzzle):iftype(non_minimal_puzzle)isstr:buffer=create_string_buffer(str.encode(non_minimal_puzzle))else:buffer=create_string_buffer(non_minimal_puzzle)pencilmark=c_bool(False)monotonic=c_bool(False)self.__minimize(pencilmark,monotonic,buffer)returnbuffer.valueif__name__=='__main__':tdoku=Tdoku()iflen(sys.argv)>1:filename=sys.argv[1]else:filename='data/puzzles2_17_clue'withopen(filename,'r')asf:forpuzzleinf.readlines():iflen(puzzle)>=81andnotpuzzle.startswith('#'):count,solution,guesses=tdoku.Solve(puzzle)print("%.81s:%lu:%.81s:%lu"%(puzzle,count,solution,guesses))

这次还多出来一列猜测数

root@6ae32a5ffcde:/par/tdoku-lib# python3 example/solve.py data/puzzles0_kaggle|more .5..83.17...1..4..3.4..56.8....3...9.9.8245....6....7...9....5...729..861.36.72.4:1:652483917978162435314975628825736149791824563436519872269348751547291386183657294:0 2.6.3......1.65.7..471.8.5.5......29..8.194.6...42...1....428..6.93....5.7.....13:1:256734198891265374347198652514683729728519436963427581135942867689371245472856913:0 Traceback (most recent call last): File "/par/tdoku-lib/example/solve.py", line 73, in <module> print("%.81s:%lu:%.81s:%lu" % (puzzle, count, solution, guesses)) BrokenPipeError: [Errno 32] Broken pipe Exception ignored in: <_io.TextIOWrapper name='<stdout>' mode='w' encoding='utf-8'> BrokenPipeError: [Errno 32] Broken pip

用49150道17个未知数的题目测试性能,并与dlx程序比较

root@6ae32a5ffcde:/par/tdoku-lib# time ./solve < data/puzzles2_17_clue >17result.txt real 0m0.622s user 0m0.229s sys 0m0.017s root@6ae32a5ffcde:/par/1230# time ./dlxline <sudoku17.txt >sudoku17outdlx.txt real 0m1.568s user 0m1.122s sys 0m0.073s

tdoku用时只有dlx的40%。采用不同的文件是因为两个程序要求的空格符不同，一个是.，另一个是0。

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