四色奇偶性

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4-Colour Parirty4-Remainder Parity,中文称四色奇偶性余四奇偶性,可以视作对纵奇偶性的进一步扩展,属于连续全消理论的一部分。

其与纵奇偶性一样,关注的是方块堆所占的各列格数。

定义

首先说明,x mod y = z 表示 x 除以 y 的余数(x 模 y)是 z。

可以比较容易地推得 (a mod c + b mod c) mod c = (a + b) mod c,即两数先取模再相加再取同样的模,和直接相加再取模得到的结果相同。

形如 a ≡ b (k) 的式子的含义是,≡(等价于号)左右两个式子在条件 k 下等价。

  • 例如 5 ≡ 9 (mod 4),即 5 和 9 在模 4 条件下等价,意思是 5 和 9 模 4 的值相同。
0123012301
ZOSJZOSJZO
ZOSJZOSJZO
ZOSJZOSJZO
ZOSJZOSJZO
0123456789

如上图所示,将场地每一列用四种颜色从左到右循环填充,同色的列被分为一组。假设场地最左一列横坐标为 0,每一列除以 4 的余数就是 0123012301。将每一格都分配横坐标模 4 的值,就变成如下图所示的样子:

0123012301
0123012301
0123012301
0123012301

性质

  • 对于四行全消,所有格子的值加起来模 4 等于 0。

证明:每一列的数字都重复了四遍,加起来显然是 4 的倍数。

  • 对于一个固定朝向的四连方块,无论将其放置于何处,其占据的格子的值,总和模 4 恒为定值。

证明:假设这个方块所占的四格对应的列号分别为 a,b,c,d。向右移一格,就变成 a+1,b+1,c+1,d+1。
原本四格的值的和模 4 就是 (a+b+c+d) mod 4,移动后值的和就是 a+1+b+1+c+1+d+1 ≡ a+b+c+d+4 ≡ a+b+c+d (mod 4),与移动前相同。左移也同理。

对于 ZSI,其两个相反朝向由于形状完全相同,所以所占格子的值之和模 4 也完全相同。O 则四个朝向都一致,所以四个朝向所占格子的值之和模 4 也完全相同。 于是可以获得如下的表,表中同一格内不同的数值代表可能的取值:

方块 Z S J L T O I
朝向 -
格子值可能的总和 4 8 2 6 10 4 8 2 6 10 3 7 1 5 9 5 9 3 7 11 5 9 1 5 9 3 7 3 7 11 4 8 1 5 9 4 8 3 7 11 2 6 10 6 0 4 8 12
格子值总和模 4 0 2 0 2 3 1 1 3 1 1 3 3 0 1 0 3 2 2 0

前面已经说过,对于四行全消,所有格子的值加起来模 4 等于 0,现在已经求得各个方块各个朝向格子值总和模 4 的值,自然可以知道,如果要达成全消,十个方块必然占据每一列各 4 格,这十个块的格子值总和模 4 全部加起来再模 4,也就等于 0。

于是得到以下公式:

1 × (T₁ + L₀₁ + J₁₂) + 2 × (Iₕ + Sᵥ + Zᵥ + O) + 3 × (T₃ + L₂₃ + J₀₃) ≡ 0 (mod 4)

其中下标的 0123 分别代表上左下右四个朝向,h 代表横向,v 代表竖向。

参见