Для изображения N на N найдите набор пикселей, чтобы расстояние между ними не было более одного раза. То есть, если два пикселя разделены расстоянием d , то они являются единственными двумя пикселями, которые разделены ровно d (используя евклидово расстояние ). Обратите внимание, что d не обязательно должно быть целым числом.

Задача состоит в том, чтобы найти такой набор больше, чем кто-либо другой.

Спецификация

Вход не требуется - для этого конкурса N будет зафиксировано на 619.

_{(Поскольку люди продолжают спрашивать - в числе 619 нет ничего особенного. Оно было выбрано достаточно большим, чтобы сделать оптимальное решение маловероятным, и достаточно маленьким, чтобы изображение N на N отображалось без автоматической стековой замены. Изображения могут быть отображал полный размер до 630 на 630, и я решил пойти с самым большим штрихом, который не превышает это.)}

Вывод представляет собой разделенный пробелами список целых чисел.

Каждое целое число в выходных данных представляет один из пикселей, пронумерованных в английском порядке чтения от 0. Например, для N = 3 местоположения будут пронумерованы в следующем порядке:

0 1 2
3 4 5
6 7 8

Вы можете выводить информацию о ходе выполнения во время выполнения, если хотите, при условии, что конечный результат подсчета очков будет легко доступен. Вы можете выводить в STDOUT или в файл, или что-либо другое, что проще всего вставить в Судья Фрагмента стека ниже.

пример

N = 3

Выбранные координаты:

(0,0)
(1,0)
(2,1)

Выход:

0 1 5

выигрыш

Оценка - это количество мест на выходе. Из тех достоверных ответов, которые имеют самый высокий балл, побеждает самый ранний, чтобы опубликовать результат с этим баллом.

Ваш код не должен быть детерминированным. Вы можете опубликовать свой лучший результат.

Смежные области для исследований

(Спасибо Abulafia за ссылки Голомба)

Хотя ни один из них не является тем же, что и эта проблема, они оба похожи по концепции и могут дать вам идеи о том, как подойти к этому:

• Линейка Голомба : одномерный случай.
• Прямоугольник Голомба : двумерное расширение линейки Голомба. Вариант случая NxN (квадрат), известный как массив Костаса, решается для всех N.

Обратите внимание, что точки, необходимые для этого вопроса, не подпадают под те же требования, что и прямоугольник Голомба. Прямоугольник Голомба простирается от одномерного случая, требуя, чтобы вектор от каждой точки друг к другу был уникальным. Это означает, что могут быть две точки, разделенные расстоянием 2 по горизонтали, а также две точки, разделенные расстоянием 2 по вертикали.

В этом вопросе скалярное расстояние должно быть уникальным, поэтому не может быть горизонтального и вертикального разделения на 2. Каждое решение этого вопроса будет прямоугольником Голомба, но не каждый прямоугольник Голомба будет правильным решением этот вопрос.

Верхние границы

Деннис услужливо указал в чате, что 487 является верхней границей на счете, и дал доказательство:

Согласно моему коду CJam ( 619,2m*{2f#:+}%_&,), существует 118800 уникальных чисел, которые могут быть записаны как сумма квадратов двух целых чисел от 0 до 618 (оба включительно). n пикселей требуют n (n-1) / 2 уникальных расстояний между собой. Для n = 488 это дает 118828.

Таким образом, есть 118 800 возможных различных длин между всеми потенциальными пикселями в изображении, и размещение 488 черных пикселей приведет к 118 828 длинам, что делает невозможным их уникальность.

Мне было бы очень интересно узнать, есть ли у кого-нибудь доказательство более низкой верхней границы, чем эта.

Leaderboard

(Лучший ответ от каждого пользователя)

Судья фрагмента стека

canvas=document.getElementById('canvas');ctx=canvas.getContext('2d');information=document.getElementById('information');problemList=document.getElementById('problemList');width=canvas.width;height=canvas.height;area=width*height;function verify(){stop();checkPoints();}function checkPoints(){valid=true;numbers=[];points=[];lengths=[];lengthDetails=[];duplicatedLengths=[];clearCanvas();rawData=pointData.value;splitData=rawData.split(' ');for(i=0;i<splitData.length;i++){datum=splitData[i];if(datum!==''){n=parseInt(datum);if(n>=area||n<0){valid=false;information.innerHTML='Out of range:'+n;break;}if(numbers.indexOf(n)>-1){valid=false;information.innerHTML='Duplicated value:'+n;break;}numbers.push(n);x=n%width;y=Math.floor(n/width);points.push([x,y]);}}if(valid){ctx.fillStyle='black';for(i=0;i<points.length-1;i++){p1=points[i];x1=p1[0];y1=p1[1];drawPoint(x1,y1);for(j=i+1;j<points.length;j++){p2=points[j];x2=p2[0];y2=p2[1];d=distance(x1,y1,x2,y2);duplicate=lengths.indexOf(d);if(duplicate>-1){duplicatedLengths.push(lengthDetails[duplicate]);duplicatedLengths.push([d,[numbers[i],numbers[j]],[x1,y1,x2,y2]]);}lengths.push(d);lengthDetails.push([d,[numbers[i],numbers[j]],[x1,y1,x2,y2]]);}}p=points[points.length-1];x=p[0];y=p[1];drawPoint(x,y);if(duplicatedLengths.length>0){ctx.strokeStyle='red';information.innerHTML='Duplicate lengths shown in red';problemTextList=[];for(i=0;i<duplicatedLengths.length;i++){data=duplicatedLengths[i];length=data[0];numberPair=data[1];coords=data[2];line(coords);specificLineText='<b>'+length+': '+numberPair[0]+' to '+numberPair[1]+'</b> [('+coords[0]+', '+coords[1]+') to ('+coords[2]+', '+coords[3]+')]';if(problemTextList.indexOf(specificLineText)===-1){problemTextList.push(specificLineText);}}problemText=problemTextList.join('<br>');problemList.innerHTML=problemText;}else{information.innerHTML='Valid: '+points.length+' points';}}}function clearCanvas(){ctx.fillStyle='white';ctx.fillRect(0,0,width,height);}function line(coords){x1=coords[0];y1=coords[1];x2=coords[2];y2=coords[3];ctx.beginPath();ctx.moveTo(x1+0.5,y1+0.5);ctx.lineTo(x2+0.5,y2+0.5);ctx.stroke();}function stop(){information.innerHTML='';problemList.innerHTML='';}function distance(x1,y1,x2,y2){xd=x2-x1;yd=y2-y1;return Math.sqrt(xd*xd+yd*yd);}function drawPoint(x,y){ctx.fillRect(x,y,1,1);}

<input id='pointData' placeholder='Paste data here' onblur='verify()'></input><button>Verify data</button><p id='information'></p><p id='problemList'></p><canvas id='canvas' width='619' height='619'></canvas>

Питон 3, 135 136 137

10 6830 20470 47750 370770 148190 306910 373250 267230 354030 30390 361470 118430 58910 197790 348450 381336 21710 183530 305050 2430 1810 365832 99038 381324 39598 262270 365886 341662 15478 9822 365950 44526 58862 24142 381150 31662 237614 118830 380846 7182 113598 306750 11950 373774 111326 272358 64310 43990 200278 381014 165310 254454 12394 382534 87894 6142 750 382478 15982 298326 70142 186478 152126 367166 1162 23426 341074 7306 76210 140770 163410 211106 207962 35282 165266 300178 120106 336110 30958 158 362758 382894 308754 88434 336918 244502 43502 54990 279910 175966 234054 196910 287284 288468 119040 275084 321268 17968 2332 86064 340044 244604 262436 111188 291868 367695 362739 370781 375723 360261 377565 383109 328689 347879 2415 319421 55707 352897 313831 302079 19051 346775 361293 328481 35445 113997 108547 309243 19439 199037 216463 62273 174471 207197 167695 296927

Найдено с использованием жадного алгоритма, который на каждом этапе выбирает действительный пиксель, чей набор расстояний до выбранных пикселей меньше всего перекрывается с набором других пикселей.

В частности, выигрыш

score(P) = sum(number of pixels with D in its distance set
               for each D in P's distance set)

и выбирается пиксель с наименьшей оценкой.

Поиск начинается с точки 10(то есть (0, 10)). Эта часть является настраиваемой, поэтому начало с разных пикселей может привести к лучшим или худшим результатам.

Это довольно медленный алгоритм, поэтому я пытаюсь добавить оптимизацию / эвристику и, возможно, некоторый откат назад. PyPy рекомендуется для скорости.

Любой, кто пытается придумать алгоритм, должен пройти тестирование N = 10, для которого у меня есть 9 (но это заняло много изменений и пробовал разные начальные точки):

Код

from collections import Counter, defaultdict
import sys
import time

N = 619

start_time = time.time()

def norm(p1, p2):
    return (p1//N - p2//N)**2 + (p1%N - p2%N)**2

selected = [10]
selected_dists = {norm(p1, p2) for p1 in selected for p2 in selected if p1 != p2}
pix2dist = {} # {candidate pixel: {distances to chosen}}
dist2pix = defaultdict(set)

for pixel in range(N*N):
    if pixel in selected:
        continue

    dist_list = [norm(pixel, p) for p in selected]
    dist_set = set(dist_list)

    if len(dist_set) != len(dist_list) or dist_set & selected_dists:
        continue

    pix2dist[pixel] = dist_set

    for dist in dist_set:
        dist2pix[dist].add(pixel)

while pix2dist:
    best_score = None
    best_pixel = None

    for pixel in sorted(pix2dist): # Sorting for determinism
        score = sum(len(dist2pix[d]) for d in pix2dist[pixel])

        if best_score is None or score < best_score:
            best_score = score
            best_pixel = pixel

    added_dists = pix2dist[best_pixel]
    selected_dists |= added_dists
    del pix2dist[best_pixel]
    selected.append(best_pixel)

    for d in added_dists:
        dist2pix[d].remove(best_pixel)

    to_remove = set()
    for pixel in pix2dist:
        new_dist = norm(pixel, best_pixel)

        if (new_dist in selected_dists or new_dist in pix2dist[pixel]
                or added_dists & pix2dist[pixel]):
            to_remove.add(pixel)
            continue

        pix2dist[pixel].add(new_dist)
        dist2pix[new_dist].add(pixel)

    for pixel in to_remove:
        for d in pix2dist[pixel]:
            dist2pix[d].remove(pixel)

        del pix2dist[pixel]

    print("Selected: {}, Remaining: {}, Chosen: ({}, {})".format(len(selected), len(pix2dist),
                                                                 best_pixel//N, best_pixel%N))
    sys.stdout.flush()

print(*selected)
print("Time taken:", time.time() - start_time)

SWI-Пролог, оценка 131

Едва лучше, чем первоначальный ответ, но я думаю, что это заставит все начаться немного больше. Алгоритм такой же, как и у ответа Python, за исключением того, что он пробует пиксели альтернативным способом, начиная с верхнего левого пикселя (пиксель 0), затем нижнего правого пикселя (пиксель 383160), затем пикселя 1, затем пикселя 383159 , так далее.

a(Z) :-
    N = 619,
    build_list(N,Z).

build_list(N,R) :-
    M is N*N,
    get_list([M,-1],[],L),
    reverse(L,O),
    build_list(N,O,[],[],R).

get_list([A,B|C],R,Z) :-
    X is A - 1,
    Y is B + 1,
    (X =< Y,
    Z = R
    ;
    get_list([X,Y,A,B|C],[X,Y|R],Z)).

build_list(_,[],R,_,R) :- !.
build_list(N,[A|T],R,W,Z) :-
    separated_pixel(N,A,R,W,S),
    is_set(S),
    flatten([W|S],V),!,
    build_list(N,T,[A|R],V,Z)
    ;build_list(N,T,R,W,Z).


separated_pixel(N,A,L,W,R) :-
    separated_pixel(N,A,L,[],W,R).

separated_pixel(N,A,[A|T],R,W,S) :-
        separated_pixel(N,A,T,R,W,S).

separated_pixel(N,A,[B|T],R,W,S) :-
    X is (A mod N - B mod N)*(A mod N - B mod N),
    Y is (A//N - B//N)*(A//N - B//N),
    Z is X + Y,
    \+member(Z,W),
    separated_pixel(N,A,T,[Z|R],W,S).

separated_pixel(_,_,[],R,_,R).

Входные данные:

a(A).

Выход:

Z = [202089, 180052, 170398, 166825, 235399, 138306, 126354, 261759, 119490, 117393, 281623, 95521, 290446, 299681, 304310, 78491, 314776, 63618, 321423, 60433, 323679, 52092, 331836, 335753, 46989, 40402, 343753, 345805, 36352, 350309, 32701, 32470, 352329, 30256, 28089, 357859, 23290, 360097, 22534, 362132, 20985, 364217, 365098, 17311, 365995, 15965, 15156, 368487, 370980, 371251, 11713, 372078, 372337, 10316, 373699, 8893, 374417, 8313, 7849, 7586, 7289, 6922, 376588, 6121, 5831, 377399, 377639, 4941, 378494, 4490, 379179, 3848, 379453, 3521, 3420, 379963, 380033, 3017, 380409, 2579, 380636, 2450, 2221, 2006, 381235, 1875, 381369, 381442, 381682, 1422, 381784, 1268, 381918, 1087, 382144, 382260, 833, 382399, 697, 382520, 622, 382584, 382647, 382772, 384, 382806, 319, 286, 382915, 382939, 190, 172, 383005, 128, 383050, 93, 383076, 68, 383099, 52, 40, 383131, 21, 383145, 10, 383153, 4, 383158, 1, 383160, 0]

Изображение из фрагмента стека

Хаскель - 115 130 131 135 136

Моим вдохновением было «Сито Эратосфена» и, в частности, «Подлинное сито Эратосфена» , статья Мелиссы Э. О'Нил из колледжа Харви Мадда. Моя оригинальная версия (в которой учитывались баллы в порядке индекса) набирала баллы очень быстро, по какой-то причине, которую я не могу вспомнить, я решила перетасовать баллы, прежде чем «просеивать» их в этой версии (я думаю, только для того, чтобы упростить создание разных ответов с помощью новое семя в генераторе случайных чисел). Поскольку баллы уже не в каком-либо порядке, на самом деле просеивание больше не происходит, и в результате требуется всего несколько минут, чтобы получить этот единственный ответ из 115 баллов. Нокаут Vector, вероятно, будет лучшим выбором сейчас.

Таким образом, с этой версией в качестве контрольной точки я вижу две ветви: возвращение к алгоритму «Genuine Sieve» и использование монады List для выбора или замена Setопераций на их эквиваленты Vector.

Редактировать: Таким образом, для рабочей версии второй я повернул назад к алгоритму сита, улучшив генерацию «кратных» (выбивая индексы, находя точки по целочисленным координатам на окружностях с радиусом, равным расстоянию между любыми двумя точками, сродни генерации простых кратных) ) и несколько улучшений по времени, избегая ненужного пересчета.

По какой-то причине я не могу перекомпилировать с включенным профилированием, но я считаю, что основным узким местом является возврат. Я думаю, что изучение параллелизма и параллелизма приведет к линейному ускорению, но исчерпание памяти, вероятно, ограничит меня в 2 раза.

Редактировать: Версия 3 немного запуталась, я сначала поэкспериментировал с эвристикой, взяв следующие индексы (после просеивания из более ранних выборов) и выбрав тот, который дал следующий минимальный выбивающий набор. Это оказалось слишком медленным, поэтому я вернулся к методу грубой силы всего пространства поиска. Идея упорядочить точки по расстоянию от какого-либо источника пришла ко мне и привела к улучшению на одну единицу (за то время, что мое терпение длилось). Эта версия выбирает индекс 0 как начало координат, возможно, стоит попробовать центральную точку плоскости.

Изменить: я поднял 4 балла, изменив порядок поиска, чтобы расставить приоритеты для самых отдаленных точек от центра. Если вы тестируете мой код, 135 136 на самом деле второй третьим найденным решением. Быстрое редактирование: эта версия, скорее всего, продолжит работать, если останется запущенной. Я подозреваю, что могу связать в 137, а затем хватит терпения в ожидании 138.

Одна вещь, которую я заметил (это может кому-то пригодиться), это то, что если вы установите порядок точек из центра плоскости (то есть удалите (d*d -)изoriginDistance ), то сформированное изображение будет немного похоже на редкую простую спираль.

{-# LANGUAGE RecordWildCards #-}
{-# LANGUAGE BangPatterns #-}

module Main where

import Data.Function (on)
import Data.List     (tails, sortBy)
import Data.Maybe    (fromJust)
import Data.Ratio
import Data.Set      (fromList, toList, union, difference, member)

import System.IO

sideLength :: Int
sideLength = 619

data Point = Point {  x :: !Int,  y :: !Int } deriving (Ord, Eq)
data Delta = Delta { da :: !Int, db :: !Int }

euclidean :: Delta -> Int
euclidean Delta{..} = da*da + db*db

instance Eq Delta where
  (==) = (==) `on` euclidean

instance Ord Delta where
  compare = compare `on` euclidean

delta :: Point -> Point -> Delta
delta a b = Delta (min dx dy) (max dx dy)
  where
    dx = abs (x a - x b)
    dy = abs (y a - y b)

equidistant :: Dimension -> Point -> Point -> [Point]
equidistant d a b =
  let
    (dx, dy) = (x a - x b, y a - y b)
    m = if dx == 0 then Nothing else Just (dy % dx)                    -- Slope
    w = if dy == 0 then Nothing else Just $ maybe 0 (negate . recip) m -- Negative reciprocal
    justW = fromJust w -- Moral bankruptcy
    (px, py) = ((x a + x b) % 2, (y a + y b) % 2)                      -- Midpoint
    b0 = py - (justW * px)                                             -- Y-intercept
    f q = justW * q + b0                                               -- Perpendicular bisector
  in
   maybe (if denominator px == 1 then map (Point (numerator px)) [0..d - 1] else [])
         ( map (\q -> Point q (numerator . f . fromIntegral $ q))
         . filter ((== 1) . denominator . f . fromIntegral)
         )
         (w >> return [0..d - 1])

circle :: Dimension -> Point -> Delta -> [Point]
circle d p delta' =
  let
    square = (^(2 :: Int))
    hypoteneuse = euclidean delta'
    candidates = takeWhile ((<= hypoteneuse) . square) [0..d - 1]
    candidatesSet = fromList $ map square [0..d - 1]
    legs = filter ((`member` candidatesSet) . (hypoteneuse -) . square) candidates
    pythagoreans = zipWith Delta legs
                 $ map (\l -> floor . sqrt . (fromIntegral :: Int -> Double) $ hypoteneuse - square l) legs
  in
    toList . fromList $ concatMap (knight p) pythagoreans

knight :: Point -> Delta -> [Point]
knight Point{..} Delta{..} =
    [ Point (x + da) (y - db), Point (x + da) (y + db)
    , Point (x + db) (y - da), Point (x + db) (y + da)
    , Point (x - da) (y - db), Point (x - da) (y + db)
    , Point (x - db) (y - da), Point (x - db) (y + da)
    ]

type Dimension = Int
type Index = Int

index :: Dimension -> Point -> Index
index d Point{..} = y * d + x

point :: Dimension -> Index -> Point
point d i = Point (i `rem` d) (i `div` d)

valid :: Dimension -> Point -> Bool
valid d Point{..} = 0 <= x && x < d
                 && 0 <= y && y < d

isLT :: Ordering -> Bool
isLT LT = True
isLT _  = False

sieve :: Dimension -> [[Point]]
sieve d = [i0 : sieve' is0 [i0] [] | (i0:is0) <- tails . sortBy originDistance . map (point d) $ [0..d*d - 1]]
  where
    originDistance :: Point -> Point -> Ordering
    originDistance = compare `on` ((d*d -) . euclidean . delta (point d (d*d `div` 2)))

    sieve' :: [Point] -> [Point] -> [Delta] -> [Point]
    sieve' []     _  _ = []
    sieve' (i:is) ps ds = i : sieve' is' (i:ps) ds'
      where
        ds' = map (delta i) ps ++ ds
        knockouts = fromList [k | d' <- ds
                                , k  <- circle d i d'
                                , valid d k
                                , not . isLT $ k `originDistance` i
                                ]
            `union` fromList [k | q  <- i : ps
                                , d' <- map (delta i) ps
                                , k  <- circle d q d'
                                , valid d k
                                , not . isLT $ k `originDistance` i
                                ]
            `union` fromList [e | q <- ps
                                , e <- equidistant d i q
                                , valid d e
                                , not . isLT $ e `originDistance` i
                                ]
        is' = sortBy originDistance . toList $ fromList is `difference` knockouts

main :: IO ()
main = do let answers = strictlyIncreasingLength . map (map (index sideLength)) $ sieve sideLength
          hSetBuffering stdout LineBuffering
          mapM_ (putStrLn . unwords . map show) $ answers
  where
    strictlyIncreasingLength :: [[a]] -> [[a]]
    strictlyIncreasingLength = go 0
      where
        go _ []     = []
        go n (x:xs) = if n < length x then x : go (length x) xs else go n xs

Выход

1237 381923 382543 382541 1238 1857 380066 5 380687 378828 611 5571 382553 377587 375113 3705 8664 376356 602 1253 381942 370161 12376 15475 7413 383131 367691 380092 376373 362114 36 4921 368291 19180 382503 26617 3052 359029 353451 29716 382596 372674 352203 8091 25395 12959 382479 381987 35894 346031 1166 371346 336118 48276 2555 332400 46433 29675 380597 13066 382019 1138 339859 368230 29142 58174 315070 326847 56345 337940 2590 382663 320627 70553 19278 7309 82942 84804 64399 5707 461 286598 363864 292161 89126 371267 377122 270502 109556 263694 43864 382957 824 303886 248218 18417 347372 282290 144227 354820 382909 380301 382808 334361 375341 2197 260623 222212 196214 231526 177637 29884 251280 366739 39442 143568 132420 334718 160894 353132 78125 306866 140600 297272 54150 240054 98840 219257 189278 94968 226987 265881 180959 142006 218763 214475

Python 3, оценка 129

Это пример ответа, чтобы начать работу.

Просто наивный подход, проходящий через пиксели по порядку и выбирающий первый пиксель, который не вызывает дублирования расстояния до тех пор, пока пиксели не закончатся.

Код

width = 619
height = 619
area = width * height
currentAttempt = 0

temporaryLengths = []
lengths = []
points = []
pixels = []
for i in range(area):
    pixels.append(0)


def generate_points():
    global lengths
    while True:
        candidate = vacantPixel()
        if isUnique(candidate):
            lengths += temporaryLengths
            pixels[candidate] = 1
            points.append(candidate)
            print(candidate)
        if currentAttempt == area:
            break
    filename = 'uniquely-separated-points.txt'
    with open(filename, 'w') as file:
        file.write(' '.join(points))


def isUnique(n):
    x = n % width
    y = int(n / width)
    temporaryLengths[:] = []
    for i in range(len(points)):
        point = points[i]
        a = point % width
        b = int(point / width)
        d = distance(x, y, a, b)
        if d in lengths or d in temporaryLengths: 
            return False
        temporaryLengths.append(d)
    return True


def distance(x1, y1, x2, y2):
    xd = x2 - x1
    yd = y2 - y1
    return (xd*xd + yd*yd) ** 0.5


def vacantPixel():
    global currentAttempt
    while True:
        n = currentAttempt
        currentAttempt += 1
        if pixels[n] == 0:
            break
    return n


generate_points()

Выход

0 1 3 7 12 20 30 44 65 80 96 122 147 181 203 251 289 360 400 474 564 592 627 660 747 890 1002 1155 1289 1417 1701 1789 1895 2101 2162 2560 2609 3085 3121 3331 3607 4009 4084 4242 4495 5374 5695 6424 6762 6808 7250 8026 8356 9001 9694 10098 11625 12881 13730 14778 15321 16091 16498 18507 19744 20163 20895 23179 25336 27397 31366 32512 33415 33949 39242 41075 46730 47394 48377 59911 61256 66285 69786 73684 79197 89530 95447 102317 107717 111751 116167 123198 126807 130541 149163 149885 154285 159655 163397 173667 173872 176305 189079 195987 206740 209329 214653 220911 230561 240814 249310 269071 274262 276855 285295 305962 306385 306515 312310 314505 324368 328071 348061 350671 351971 354092 361387 369933 376153

Изображение из фрагмента стека

Питон 3, 130

Для сравнения, вот рекурсивная реализация backtracker:

N = 619

def norm(p1, p2):
    return (p1//N - p2//N)**2 + (p1%N - p2%N)**2

def solve(selected, dists):
    global best

    if len(selected) > best:
        print(len(selected), "|", *selected)
        best = len(selected)

    for pixel in (range(selected[-1]+1, N*N) if selected else range((N+1)//2+1)):
        # By symmetry, place first pixel in first half of top row
        added_dists = [norm(pixel, p) for p in selected]
        added_set = set(added_dists)

        if len(added_set) != len(added_dists) or added_set & dists:
            continue

        selected.append(pixel)
        dists |= added_set

        solve(selected, dists)

        selected.pop()
        dists -= added_set

print("N =", N)
best = 0
selected = []
dists = set()
solve(selected, dists)

Он быстро находит следующее 130-пиксельное решение, прежде чем начинает задыхаться:

0 1 3 7 12 20 30 44 65 80 96 122 147 181 203 251 289 360 400 474 564 592 627 660 747 890 1002 1155 1289 1417 1701 1789 1895 2101 2162 2560 2609 3085 3121 3331 3607 4009 4084 4242 4495 5374 5695 6424 6762 6808 7250 8026 8356 9001 9694 10098 11625 12881 13730 14778 15321 16091 16498 18507 19744 20163 20895 23179 25336 27397 31366 32512 33415 33949 39242 41075 46730 47394 48377 59911 61256 66285 69786 73684 79197 89530 95447 102317 107717 111751 116167 123198 126807 130541 149163 149885 154285 159655 163397 173667 173872 176305 189079 195987 206740 209329 214653 220911 230561 240814 249310 269071 274262 276855 285295 305962 306385 306515 312310 314505 324368 328071 348061 350671 351971 354092 361387 371800 376153 378169

Что еще более важно, я использую это, чтобы проверить решения для маленьких случаев. Для N <= 8, оптимальными являются:

1: 1 (0)
2: 2 (0 1)
3: 3 (0 1 5)
4: 4 (0 1 6 12)
5: 5 (0 1 4 11 23)
6: 6 (0 1 9 23 32 35)
7: 7 (0 2 9 20 21 40 48)
8: 7 (0 1 3 12 22 56 61)
9: 8 (0 1 3 8 15 37 62 77)
10: 9 (0 1 7 12 30 53 69 80 89)

В скобках указаны первые лексикографические оптимумы.

неподтвержденный:

11: 10 (0 2 3 7 21 59 66 95 107 120)
12: 10 (0 1 3 7 33 44 78 121 130 140)

Скала, 132

Сканирует слева направо и сверху вниз, как наивное решение, но пытается начать в разных местах пикселей.

import math.pow
import math.sqrt

val height, width = 619
val area = height * width

case class Point(x: Int, y: Int)

def generate(n: Int): Set[Point] = {

  def distance(p: Point, q: Point) = {
    def square(x: Int) = x * x
    sqrt(square(q.x - p.x) + square(q.y - p.y))
  }

  def hasDuplicates(s: Seq[_]) = s.toSet.size != s.size

  def rotate(s: Vector[Point]): Vector[Point] = s.drop(n) ++ s.take(n)

  val remaining: Vector[Point] =
    rotate((for (y <- 0 until height; x <- 0 until width) yield { Point(x, y) }).toVector)
  var unique = Set.empty[Point]
  var distances = Set.empty[Double]
  for (candidate <- remaining) {
    if (!unique.exists(p => distances.contains(distance(candidate, p)))) {
      val candidateDistances = unique.toSeq.map(p => distance(candidate, p))
      if (!hasDuplicates(candidateDistances)) {
        unique = unique + candidate
        distances = distances ++ candidateDistances
      }
    }
  }
  unique
}

def print(s: Set[Point]) = {
  def toRowMajor(p: Point) = p.y*height + p.x
  println(bestPixels.map(toRowMajor).toSeq.sorted.mkString(" "))
}

var bestPixels = Set.empty[Point]
for (n <- 0 until area) {                                                                                                                                                                                          
  val pixels = generate(n)
  if (pixels.size > bestPixels.size) bestPixels = pixels
}
print(bestPixels)

Выход

302 303 305 309 314 322 332 346 367 382 398 424 449 483 505 553 591 619 647 680 719 813 862 945 1014 1247 1459 1700 1740 1811 1861 1979 2301 2511 2681 2913 3114 3262 3368 4253 4483 4608 4753 5202 5522 5760 6246 6474 6579 6795 7498 8062 8573 8664 9903 10023 10567 10790 11136 12000 14153 15908 17314 17507 19331 20563 20941 22339 25131 26454 28475 31656 38328 39226 40214 50838 53240 56316 60690 61745 62374 68522 71208 78598 80204 86005 89218 93388 101623 112924 115702 118324 123874 132852 136186 139775 144948 154274 159730 182200 193642 203150 203616 213145 214149 218519 219744 226729 240795 243327 261196 262036 271094 278680 282306 289651 303297 311298 315371 318124 321962 330614 336472 343091 346698 354881 359476 361983 366972 369552 380486 382491

Питон, 134 132

Вот простой, который случайным образом отбирает часть пространства поиска, чтобы охватить большую область. Итерирует точки на расстоянии от исходного порядка. Он пропускает точки, которые находятся на одинаковом расстоянии от источника, и заблаговременно, если не может улучшить в лучшую сторону. Это работает бесконечно.

from random import *
from bisect import *

W = H = 619
pts = []
deepest = 0
lengths = set()

def place(x, y):
    global lengths
    pos = (x, y)
    for px, py in pts:
        dist = (x-px)*(x-px) + (y-py)*(y-py)
        if dist in lengths:
            return False
    dists = set((x-px)*(x-px) + (y-py)*(y-py) for px, py in pts)
    if len(dists) != len(pts):
        return False
    lengths |= dists
    pts.append(pos)
    return True

def unplace():
    x, y = pos = pts.pop()
    for px, py in pts:
        dist = (x-px)*(x-px) + (y-py)*(y-py)
        lengths.remove(dist)

def walk(i):
    global deepest, backtrack
    depth = len(pts)
    while i < W*H:
        d, x, y, rem = order[i]
        if rem+depth <= deepest: # early out if remaining unique distances mean we can't improve
            return
        i += 1
        if place(x, y):
            j = i
            while j < W*H and order[j][0] == d: # skip those the same distance from origin
                j += 1
            walk(j)
            unplace()
            if backtrack <= depth:
                break
            if not randint(0, 5): # time to give up and explore elsewhere?
                backtrack = randint(0, len(pts))
                break
            backtrack = W*H # remove restriction
    if depth >= deepest:
        deepest = depth
        print (ox, oy), depth, "=", " ".join(str(y*W+x) for x, y in pts)

try:
    primes = (0,1,2,3,5,7,11,13,17,19,23,29,31,37,41,43,47,53,59,61,67,71,73,79,83,89,97)
    while True:
        backtrack = W*H
        ox, oy = choice(primes), choice(primes) # random origin coordinates
        order = sorted((float((ox-x)**2+(oy-y)**2)+random(), x, y) for x in xrange(W) for y in xrange(H))
        rem = sorted(set(int(o[0]) for o in order)) # ordered list of unique distances
        rem = {r: len(rem)-bisect_right(rem, r) for r in rem} # for each unique distance, how many remain?
        order = tuple((int(d), x, y, rem[int(d)]) for i, (d, x, y) in enumerate(order))
        walk(0)
except KeyboardInterrupt:
    print

Он быстро находит решения с 134 баллами:

3097 3098 2477 4333 3101 5576 1247 9 8666 8058 12381 1257 6209 15488 6837 21674 19212 26000 24783 1281 29728 33436 6863 37767 26665 14297 4402 43363 50144 52624 18651 9996 58840 42792 6295 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 бы 5 бы бывала бы бывали бы вы бы хотели, чтобы вы смогли сделать это. 113313 88637 122569 11956 36098 79401 61471 135610 31796 4570 150418 57797 4581 125201 151128 115936 165898 127697 162290 33091 20098 189414 187620 186440 91290 206766 35619 69033 351 186511 129058 223 625 226 226 226 227 226 226 226 226 226 226 226 226 216 226 226 226 226 226 226 226 226 226 216 226 226 226 226 226 226 5326 5326 236 6366 236 226 226 226 226 226 226 226 226 226 226 236 6366 177 625 такого строительного сословия 249115 21544 95185 231226 54354 104483 280665 518 147181 318363 1793 248609 82260 52568 365227 361603 346849 331462 69310 90988 341446 229599 277828 382837 339014 323612 365040 269883 302598 372 286 287 282 282 276 276 296 286 376 287 286 262 632 932 9329 249115 21544 95185 231226

Для любопытных вот несколько маленьких N:

3  =  0  2  3
4  =  0  2  4  7
5  =  0  2  5 17 23
6  =  0 12 21 28 29 30
7  =  4  6 11 14 27 36 42
8  =  0  2  8 11 42 55 56
9  =  0  2  9 12 26 50 63 71
10 =  0  2  7 10 35 75 86 89  93
11 =  0 23 31 65 66 75 77 95 114 117

Fantom 96

Я использовал алгоритм эволюции, в основном добавляя k случайных точек за раз, делаю это для j различных случайных наборов, затем выбираю лучший и повторяю. Довольно ужасный ответ прямо сейчас, но он работает только с 2 детьми на поколение ради скорости, что почти случайно. Я собираюсь немного поиграть с параметрами, чтобы посмотреть, как все пойдет, и мне, вероятно, нужна лучшая функция подсчета очков, чем количество оставшихся свободных мест.

class Pixel
{
  static const Int n := 619
  static const Int stepSize := 20
  static const Int generationSize := 5
  static const |Int, Int -> Int| d := |Int x, Int y -> Int| {
      d1 := x%n - y%n
      d2 := x/n - y/n
      return d1.pow(2) + d2.pow(2)
    }


  public static Void main(){

    //Initialize

    [Int: Int[][]] disMap := [:]
    Int[] freeSpots := (0..<n*n).toList
    Int[] pixels := [,]
    Int[] distances := [,]





    genNum := 0
    children := [,]
    while(freeSpots.size > 0){
      echo("Generation: ${genNum++} \t Spots Left: ${freeSpots.size} \t Pixels added: $pixels.size \t Distances used: $distances.size uniqueDistances: $distances.unique.size" )
      echo(distances)
      echo("Pixels: " + pixels.join(" "))
      //echo("Distances: $distances")
      //Generate children
      children = [,]
      generationSize.times{
        //echo("\tStarting child $it")
        i := Int.random(0..<freeSpots.size)
        childFreeSpots := freeSpots.dup
        childPixels := pixels.dup
        childDistances := distances.dup

        for(Int step := 0; step < stepSize; step++){

          if( i < childFreeSpots.size){
            //Choose a pixel
            pixel := childFreeSpots.removeAt(i)
            //echo("\t\tAdding pixel $pixel")

            //Remove neighbors that are the new distances away
            ///Find distances
            newDis := [,]
            childPixels.each { 
              newDis.add(d(pixel, it))
            }

            //Check that there are no equal distances
            if(newDis.size != newDis.unique.size) continue



            //Remove neighbors
            childPixels.each | Int childPixel|{
              newDis.each |Int dis|{
                neighbors := getNeighbors(childPixel, dis, disMap)
                neighbors.each| Int n |{
                  index := childFreeSpots.binarySearch(n)
                  if(index >= 0) childFreeSpots.removeAt(index)
                }
              }
            }
            //echo("Removed neighbors: $test")
            //Remove all the neighbors of new pixel
            childDistances.addAll(newDis)
            childDistances.each|Int dis| {   
              neighbors := getNeighbors(pixel, dis, disMap)
              childFreeSpots.removeAll(neighbors)
            }

            //Add new pixel
            childPixels.add(pixel)  
          }
        }
        children.add([childPixels.dup, childDistances.dup, childFreeSpots.dup])
        echo("\tChild $it: pixels: $childPixels.size \t distances: $childDistances.size \t freeSpots: $childFreeSpots.size")
      }

      //Score children and keep best one as new parent
      Obj?[][] parent := children.max |Int[][] a, Int[][] b -> Int| { return (a.last.size  + a.first.size*10000) <=> (b.last.size + b.first.size*10000)  }
      pixels = parent.first
      distances = parent[1]
      freeSpots = parent.last

    }//End while


    //Return result
    echo("Size: " + pixels.size)
    echo(pixels.join(" "))





  }

  private static Bool checkValid(Int[] pixels){
    distances := [,]
    pixels[0..-2].each|Int p, Int i|{
      for(Int j := i + 1; j < pixels.size; j++){
        distances.add(d(p, pixels[j]))
      }
    }
    if(distances.size > distances.unique.size){
      echo("Duplicate distance found!!!!")
      echo("Pixel $pixels.last is not valid")
      return false
    }
    return true
  }

  public static Int[] getNeighbors(Int spot, Int distance, [Int : Int[][]] disMap ){
    result := [,]
    //Check hash map
    pairs := disMap.get(distance, null)

    //Find possible int pairs if not already in the map
    if(pairs == null){
      for(Int i := 0; i*i <= distance; i++ ){
        for(Int j := i; j*j + i*i <= distance; j++){
          if(i.pow(2) + j.pow(2) == distance){
            pairs.add([i, j])
          }
        }
      }
      disMap.add(distance, pairs)
    }

    pairs.each|Int[] pair|{
      //Find neighbors with pair
      x := pair.first
      y := pair.last
      2.times{ 
        //Positive x
        result.add(spot + x + y*n)
        result.add(spot + x - y*n)

        //negative x
        result.add(spot - x + y*n)
        result.add(spot - x - y*n)

        //Swap x and y and repeat
        temp := x
        x = y
        y = temp
      }
    }

    return result.findAll |Int i -> Bool| { i >= 0 }.unique
  }

}

Выход

17595 17596 17601 17627 17670 17726 17778 17861 17956 18117 18324 18733 19145 19597 20244 21139 21857 22742 24078 25343 28577 30152 32027 34406 37008 39864 42313 44820 48049 52193 55496 59707 64551 69976 74152 79758 84392 91782 98996 104625 150212 158877 169579 178660 189201 201343 213643 225998 238177 251012 263553 276797 290790 304915 319247 332702 347266 359665 373683 125899 144678 170677 195503 220092 244336 269861 289473 308633 326736 343756 358781 374280 131880 172485 212011 245015 277131 302055 321747 347911 363717 379166 249798 284200 313870 331913 360712 378024 9704 141872 249686 293656 357038 357596 370392 381963

Питон 3, 119

Я больше не помню, почему я назвал эту функцию mc_usp , хотя подозреваю, что она как-то связана с цепями Маркова. Здесь я публикую свой код, который я запускал с PyPy около 7 часов. Программа пытается создать 100 различных наборов пикселей путем случайного выбора пикселей до тех пор, пока не проверит каждый пиксель изображения и не вернет один из лучших наборов.

С другой стороны, в какой-то момент мы действительно должны попытаться найти верхнюю границу, N=619которая лучше, чем 488, потому что, судя по ответам здесь, это число слишком велико. Комментарий Роуэн Блэш о том, что каждая новая точка n+1может потенциально удалять 6*nточки с оптимальным выбором, показался хорошей идеей. К сожалению, после проверки формулы a(1) = 1; a(n+1) = a(n) + 6*n + 1, где a(n)указано количество точек, удаленных после добавления nточек в наш набор, эта идея может оказаться не самой подходящей. Проверка, когда a(n)больше чем N**2, a(200)быть больше, чем 619**2кажется многообещающим, но a(n)больше, чем10**2 есть, a(7)и мы доказали, что 9 - это фактическая верхняя граница дляN=10, Я буду держать вас в курсе, как я пытаюсь выглядеть лучше верхней границы, но любые предложения приветствуются.

На мой ответ. Во-первых, мой набор из 119 пикселей.

15092 27213 294010 340676 353925 187345 127347 21039 28187 4607 23476 324112 375223 174798 246025 185935 186668 138651 273347 318338 175447 316166 158342 97442 361309 251283 29986 98029 339602 292202 304041 353401 236737 324696 42096 102574 357602 66845 40159 57866 3291 24583 254208 357748 304592 86863 19270 228963 87315 355845 55101 282039 83682 55643 292167 268632 118162 48494 378303 128634 117583 841 178939 20941 161231 247142 110205 211040 90946 170124 362592 327093 336321 291050 29880 279825 212675 138043 344012 187576 168354 28193 331713 329875 321927 129452 163450 1949 186448 50734 14422 3761 322400 318075 77824 36391 31016 33491 360713 352240 45316 79905 376004 310778 382640 383077 359178 14245 275451 362125 268047 23437 239772 299047 294065 46335 112345 382617 79986

Во-вторых, мой код, который случайным образом выбирает начальную точку из октанта квадрата 619x619 (поскольку начальная точка в противном случае равна при вращении и отражении), а затем через любую другую точку из остальной части квадрата.

import random
import time

start_time = time.time()
print(start_time)

def mc_usp_v3(N, z, k=100, m=1.0):
    """
    At m=1.0, it keeps randomly picking points until we've checked every point. Oh dear.
    """
    ceil = -(-N//2)
    a=random.randint(0,ceil)
    b=random.randint(a,ceil)
    r=[a*N+b]

    best_overall = r[:]
    all_best = []
    best_in_shuffle = r[:]
    num_shuffles = 0
    num_missteps = 0
    len_best = 1

    while num_shuffles < k and len(best_overall) < z:
        dist = []
        missteps = []
        points_left = list(range(N*N))
        points_left.remove(r[0])

        while len_best + num_missteps < m*N*N and len(points_left):
            index = random.randint(0, len(points_left)-1)
            point = points_left[index]
            points_left.pop(index)
            dist, better = euclid(r, point, dist, N)

            if better and len(r) + 1 > len_best:
                r.append(point)
                best_in_shuffle = r[:]
                len_best += 1
            else:
                missteps.append(point)
                num_missteps += 1

        else:
            print(num_shuffles, len(best_overall), len_best, num_missteps, time.time() - start_time)

            num_shuffles += 1
            num_missteps = 0
            missteps = []

            if len(best_in_shuffle) == len(best_overall):
                all_best.append(best_in_shuffle)
                print(best_in_shuffle)

            if len(best_in_shuffle) > len(best_overall):
                best_overall = best_in_shuffle[:]
                all_best = [best_overall]
                print(best_overall)
            a=random.randint(0,ceil)
            b=random.randint(a,ceil)
            r=[a*N+b]
            best_in_shuffle = r[:]
            len_best = 1
    return len(best_overall), all_best

def euclid(point_set, new_point, dist, N):
    new_dist = []
    unique = True
    a,b=divmod(new_point, N)
    for point in point_set:
        c,d=divmod(point, N)
        current_dist = (a-c)**2+(b-d)**2
        if current_dist in dist or current_dist in new_dist:
            unique = False
            break
        new_dist.append(current_dist)
    if unique:
        dist += new_dist
    return dist, unique

def mcusp_format(mcusp_results):
    length, all_best = mcusp_results
    return " ".join(str(i) for i in all_best[0])

print(mcusp_format(mc_usp_v3(10, 20, 100, 1.0)))
print(mcusp_format(mc_usp_v3(619, 488, 100, 1.0)))
print(time.time()-start_time)