オセロ
お正月のTV特番を見ていたら、次のようなパズルが出題されていた。
5×5のオセロ盤があり、25個の駒がすべて裏返っている。
(TVでは、3×3であった。)
1枚の駒の表裏を変えると、その駒の縦・横の全ての駒も一
斉に表裏を変えるものとする。
(オセロでは、斜めも変わるが、このパズルでは考えないこと
にする。)
25個の駒を全て表にするには、最低何手必要であろうか?
実際に、Flash で、駒を裏返して遊んでみよう!
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(答) 5手あれば十分。次のようにやればよい。
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奇数×奇数のオセロ盤では、常にこのような手順で裏返すことが可能であるが、
偶数×偶数のオセロ盤では、果たして、このようなパズルは成立するのであろうか?
(追記) 偶数×偶数のオセロ盤でも、このようなパズルは成立する。
たとえば、2×2のオセロ盤の場合、4手あれば十分である。
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各マス目毎に(上記では、行列(amn)と考えて、a11→a12→a21→a22 の順に)駒を
裏返せばよい。実は、順番は任意でよい。大切な所は、全てのマス目において1回だ
け操作を行うということである。
4×4のオセロ盤の場合、16手あれば十分である。
その方法は、2×2のオセロ盤の場合と同様である。
簡単な試算から、この16手が最短手数であると確信している。(証明は、未だ!)
一般に、n が偶数のとき、n×n のオセロ盤の場合、n2手あれば十分である。
もちろん、n が奇数のとき、n×n のオセロ盤の場合、n手あれば十分である。
攻略法さんが、上記で示された一般解を考察されました。(平成22年12月16日付け)
Nが奇数の場合
「同じ行(または列)すべてを1回ずつ(順番は任意)」で裏返すと、それに伴なう列(または
行)では、1回のみ裏返る。他の列(または行)は裏返らない。
また、その数はいくつ在ってもよい。
j列
×× ×●× × ┐
×× ×●× × │←いくつ在ってもよい
:
:
×× ×●× × ┘
i行 ●●…●●●…●
×× ×●× × ┐
: :
×× ×●× ×
│←いくつ在ってもよい
×× ×●× ×
┘
※ 1(n)×N(またはN×1(n))と記す。1(n)の意味は「束ねる」とする。
したがって、列(または行)に対して、1回ずつの裏返しによるN手が必要となる。順番は任
意でよい。このとき、N手は奇数なので、その1行(または1列)もすべて裏返っている。
したがって、N手となる。
Nが偶数の場合
1(n)×N(またはN×1(n))に分割すると、N通りの領域ができる。
1 2 3 N
1┌─┬─┬─┬ … ┬─┐
└─┴─┴─┴ … ┴─┘
2┌─┬─┬─┬ …
┬─┐
└─┴─┴─┴ … ┴─┘
:
N┌─┬─┬─┬ … ┬─┐
└─┴─┴─┴ …
┴─┘
ある領域で、奇数の場合の操作を行うと、この領域を除いてすべて裏返っている。(1回目)
※操作は、この場合「この領域は、そのまま。他は、裏返る」を意味する。
次に別の領域で、同操作を行うと、先の領域とこの領域のみが裏返る。(2回目)
※この領域は、1回目で裏返っている→裏返ったまま
※先の領域は、1回目で元のまま→裏返る
※他の領域は、1回目で裏返っている→元に戻る
同様に
次に別の領域で、同操作を行うと、先の2つの領域とこの領域を除いて裏返る。(3回目)
次に別の領域で、同操作を行うと、先の3つの領域とこの領域のみ裏返る。(4回目)
これを続けると
(2k−1)回目で、先の(2k−2)個の領域とこの領域を除いて裏返る。
2k回目で、先の(2k−1)個の領域とこの領域のみ裏返る。
また、領域を選択する順番は任意でよい。
各領域を1回ずつ選択すると、N回目ですべて領域は選択されて、このときすべて裏返って
いる。したがって、N2手となる。
M行N列の場合
・M、Nのどちらか1つが奇数なら、それが仮にMなら、M手。
手順.
1≦k≦Nなる列kを1つ選び、その列すべてを1回ずつ選択する(順番は任意)
・共に奇数なら、Min(M,N)手。 手順 同上
・共に偶数なら、M・N手。 手順 すべてのマスを1回ずつ選択する(順番は任意)