En el juego de Flood Paint, el objetivo del juego es conseguir que todo el tablero sea del mismo color en el menor número de turnos posible.

El juego comienza con un tablero que se parece a esto:

3 3 5 4 1 3 4 1 5
5 1 3 4 1 1 5 2 1
6 5 2 3 4 3 3 4 3
4 4 4 5 5 5 4 1 4
6 2 5 3[3]1 1 6 6
5 5 1 2 5 2 6 6 3
6 1 1 5 3 6 2 3 6
1 2 2 4 5 3 5 1 2
3 6 6 1 5 1 3 2 4

Actualmente, el número (que representa un color) en el centro del tablero es 3. Cada turno, el cuadrado en el centro cambiará de color, y todos los cuadrados del mismo color que son accesibles desde el centro moviéndose horizontal o verticalmente ( es decir, en la región de inundación del cuadrado central) cambiará los colores con él. Entonces, si el cuadrado central cambia de color a 5:

3 3 5 4 1 3 4 1 5
5 1 3 4 1 1 5 2 1
6 5 2 3 4 3 3 4 3
4 4 4 5 5 5 4 1 4
6 2 5 5[5]1 1 6 6
5 5 1 2 5 2 6 6 3
6 1 1 5 3 6 2 3 6
1 2 2 4 5 3 5 1 2
3 6 6 1 5 1 3 2 4

entonces el 3 que estaba a la izquierda del centro 3 también cambiará de color. Ahora hay un total de siete 5's accesibles desde el centro, y si cambiamos de color a 4:

3 3 5 4 1 3 4 1 5
5 1 3 4 1 1 5 2 1
6 5 2 3 4 3 3 4 3
4 4 4 4 4 4 4 1 4
6 2 4 4[4]1 1 6 6
5 5 1 2 4 2 6 6 3
6 1 1 5 3 6 2 3 6
1 2 2 4 5 3 5 1 2
3 6 6 1 5 1 3 2 4

La región pintada nuevamente aumenta de tamaño dramáticamente.

Su tarea es crear un programa que tome una cuadrícula de colores de 19 por 19 del 1 al 6 como entrada, en cualquier forma que elija:

4 5 1 1 2 2 1 6 2 6 3 4 2 3 2 3 1 6 3
4 2 6 3 4 4 5 6 4 4 5 3 3 3 3 5 4 3 4
2 3 5 2 2 5 5 1 2 6 2 6 6 2 1 6 6 1 2
4 6 5 5 5 5 4 1 6 6 3 2 6 4 2 6 3 6 6
1 6 4 4 4 4 6 4 2 5 5 3 2 2 4 1 5 2 5
1 6 2 1 5 1 6 4 4 1 5 1 3 4 5 2 3 4 1
3 3 5 3 2 2 2 4 2 1 6 6 6 6 1 4 5 2 5
1 6 1 3 2 4 1 3 3 4 6 5 1 5 5 3 4 3 3
4 4 1 5 5 1 4 6 3 3 4 5 5 6 1 6 2 6 4
1 4 2 5 6 5 5 3 2 5 5 5 3 6 1 4 4 6 6
4 6 6 2 6 6 2 4 2 6 1 5 6 2 3 3 4 3 6
6 1 3 6 3 5 5 3 6 1 3 4 4 5 1 2 6 4 3
2 6 1 3 2 4 2 6 1 1 5 2 6 6 6 6 3 3 3
3 4 5 4 6 6 3 3 4 1 1 6 4 5 1 3 4 1 2
4 2 6 4 1 5 3 6 4 3 4 5 4 2 1 1 4 1 1
4 2 4 1 5 2 2 3 6 6 6 5 2 5 4 5 4 5 1
5 6 2 3 4 6 5 4 1 3 2 3 2 1 3 6 2 2 4
6 5 4 1 3 2 2 1 1 1 6 1 2 6 2 5 6 4 5
5 1 1 4 2 6 2 5 6 1 3 3 4 1 6 1 2 1 2

y devuelve una secuencia de colores que el cuadrado central cambiará en cada turno, nuevamente en el formato que elija:

263142421236425431645152623645465646213545631465

Al final de cada secuencia de movimientos, los cuadrados en la cuadrícula de 19 por 19 deben ser todos del mismo color.

Su programa debe ser completamente determinista; Se permiten soluciones pseudoaleatorias, pero el programa debe generar la misma salida para el mismo caso de prueba cada vez.

El programa ganador tomará la menor cantidad total de pasos para resolver los 100,000 casos de prueba encontrados en este archivo (archivo de texto comprimido, 14.23 MB). Si dos soluciones toman el mismo número de pasos (por ejemplo, si ambos encontraron la estrategia óptima), el programa más corto ganará.

BurntPizza ha escrito un programa en Java para verificar los resultados de la prueba. Para usar este programa, ejecute su envío y canalice la salida a un archivo llamado steps.txt. Luego, ejecute este programa con steps.txty el floodtestarchivo en el mismo directorio. Si su entrada es válida y produce soluciones correctas para todos los archivos, debe pasar todas las pruebas y regresarAll boards solved successfully.

import java.io.*;
import java.util.*;

public class PainterVerifier {

    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {

        char[] board = new char[361];

        Scanner s = new Scanner(new File("steps.txt"));
        Scanner b = new Scanner(new File("floodtest"));

        int lineNum = 0;

        caseloop: while (b.hasNextLine()) {

            for (int l = 0; l < 19; l++) {
                String lineb = b.nextLine();
                if (lineb.isEmpty())
                    continue caseloop;
                System.arraycopy(lineb.toCharArray(), 0, board, l * 19, 19);
            }

            String line = s.nextLine();
            if (line.isEmpty())
                continue;
            char[] steps = line.toCharArray();

            Stack<Integer> nodes = new Stack<Integer>();

            for (char c : steps) {
                char targetColor = board[180];
                char replacementColor = c;

                nodes.push(180);

                while (!nodes.empty()) {
                    int n = nodes.pop();
                    if (n < 0 || n > 360)
                        continue;
                    if (board[n] == targetColor) {
                        board[n] = replacementColor;
                        if (n % 19 > 0)
                            nodes.push(n - 1);
                        if (n % 19 < 18)
                            nodes.push(n + 1);
                        if (n / 19 > 0)
                            nodes.push(n - 19);
                        if (n / 19 < 18)
                            nodes.push(n + 19);
                    }
                }
            }
            char center = board[180];
            for (char c : board)
                if (c != center) {
                    s.close();
                    b.close();

                    System.out.println("\nIncomplete board found!\n\tOn line " + lineNum + " of steps.txt");
                    System.exit(0);
                }

            if (lineNum % 5000 == 0)
                System.out.printf("Verification %d%c complete...\n", lineNum * 100 / 100000, '%');

            lineNum++;
        }
        s.close();
        b.close();
        System.out.println("All boards solved successfully.");
    }
}

Además, un marcador, ya que los resultados no están ordenados por puntaje y aquí realmente importa mucho:

1. 1,985,078 - smack42, Java
2. 2,075,452 - usuario1502040, C
3. 2,098,382 - tigrou, C #
4. 2,155,834 - CoderTao, C #
5. 2.201.995 - MrBackend, Java
6. 2,383,569 - CoderTao, C #
7. 2,384,020 - Herjan, C
8. 2,403,189 - Origineil, Java
9. 2,445,761 - Herjan, C
10. 2,475,056 - Jeremy List, Haskell
11. 2,480,714 - SteelTermite, C (2,395 bytes)
12. 2,480,714 - Herjan, Java (4,702 bytes)
13. 2,588,847 - BurntPizza, Java (2,748 bytes)
14. 2,588,847 - Gero3, node.js (4,641 bytes)
15. 2.979.145 - Teun Pronk, Delphi XE3
16. 4.780.841 - BurntPizza, Java
17. 10,800,000 - Joe Z., Python

Java - 1,985,078 pasos

https://github.com/smack42/ColorFill

Otra entrada tardía. El archivo de resultados que contiene los 1.985.078 pasos se puede encontrar aquí .

Alguna información de fondo:

Descubrí este desafío hace algunos años, cuando comencé a programar mi propio clon del juego Flood-it.

Algoritmo DFS y A * "lo mejor de lo incompleto"
Desde el principio, quería crear un buen algoritmo de solución para este juego. Con el tiempo, podría mejorar mi solucionador al incluir varias estrategias que hicieron diferentes búsquedas incompletas (similares a las utilizadas en los otros programas aquí) y al usar el mejor resultado de esas estrategias para cada solución. Incluso volví a implementar el algoritmo A * de tigrou en Java y lo agregué a mi solucionador para lograr mejores soluciones generales que el resultado de tigrou.

algoritmo DFS exhaustivo
Luego me centré en un algoritmo que siempre encuentra las soluciones óptimas. Dediqué mucho esfuerzo a optimizar mi exhaustiva estrategia de búsqueda en profundidad. Para acelerar la búsqueda, incluí un hashmap que almacena todos los estados explorados, para que la búsqueda pueda evitar explorarlos nuevamente. Si bien este algoritmo funciona bien y resuelve todos los rompecabezas de 14x14 lo suficientemente rápido, utiliza demasiada memoria y funciona muy lentamente con los rompecabezas de 19x19 en este desafío de código.

Algoritmo Puchert A *
Hace unos meses, Aaron y Simon Puchert me contactaron para ver el solucionador Flood-It . Ese programa utiliza un algoritmo de tipo A * con una heurística admisible (en contraste con la de tigrou) y poda de movimiento similar a Jump-Point Search. Rápidamente noté que este programa es muy rápido y encuentra las soluciones óptimas. !

Por supuesto, tuve que volver a implementar este gran algoritmo y lo agregué a mi programa. Hice un esfuerzo para optimizar mi programa Java para que se ejecutara tan rápido como el programa C ++ original de los hermanos Puchert. Entonces decidí intentar los 100.000 casos de prueba de este desafío. En mi máquina, el programa se ejecutó durante más de 120 horas para encontrar los 1,985,078 pasos, usando mi implementación del algoritmo Puchert A * .

Esta será la mejor solución posible para este desafío, a menos que haya algunos errores en el programa que resulten en soluciones subóptimas. Cualquier comentario es bienvenido!

editar: se agregaron partes relevantes del código aquí:

clase AStarPuchertStrategy

/**
 * a specific strategy for the AStar (A*) solver.
 * <p>
 * the idea is taken from the program "floodit" by Aaron and Simon Puchert,
 * which can be found at <a>https://github.com/aaronpuchert/floodit</a>
 */
public class AStarPuchertStrategy implements AStarStrategy {

    private final Board board;
    private final ColorAreaSet visited;
    private ColorAreaSet current, next;
    private final short[] numCaNotFilledInitial;
    private final short[] numCaNotFilled;

    public AStarPuchertStrategy(final Board board) {
        this.board = board;
        this.visited = new ColorAreaSet(board);
        this.current = new ColorAreaSet(board);
        this.next = new ColorAreaSet(board);
        this.numCaNotFilledInitial = new short[board.getNumColors()];
        for (final ColorArea ca : board.getColorAreasArray()) {
            ++this.numCaNotFilledInitial[ca.getColor()];
        }
        this.numCaNotFilled = new short[board.getNumColors()];
    }

    /* (non-Javadoc)
     * @see colorfill.solver.AStarStrategy#setEstimatedCost(colorfill.solver.AStarNode)
     */
    @Override
    public void setEstimatedCost(final AStarNode node) {

        // quote from floodit.cpp: int State::computeValuation()
        // (in branch "performance")
        //
        // We compute an admissible heuristic recursively: If there are no nodes
        // left, return 0. Furthermore, if a color can be eliminated in one move
        // from the current position, that move is an optimal move and we can
        // simply use it. Otherwise, all moves fill a subset of the neighbors of
        // the filled nodes. Thus, filling that layer gets us at least one step
        // closer to the end.

        node.copyFloodedTo(this.visited);
        System.arraycopy(this.numCaNotFilledInitial, 0, this.numCaNotFilled, 0, this.numCaNotFilledInitial.length);
        {
            final ColorAreaSet.FastIteratorColorAreaId iter = this.visited.fastIteratorColorAreaId();
            int nextId;
            while ((nextId = iter.nextOrNegative()) >= 0) {
                --this.numCaNotFilled[this.board.getColor4Id(nextId)];
            }
        }

        // visit the first layer of neighbors, which is never empty, i.e. the puzzle is not solved yet
        node.copyNeighborsTo(this.current);
        this.visited.addAll(this.current);
        int completedColors = 0;
        {
            final ColorAreaSet.FastIteratorColorAreaId iter = this.current.fastIteratorColorAreaId();
            int nextId;
            while ((nextId = iter.nextOrNegative()) >= 0) {
                final byte nextColor = this.board.getColor4Id(nextId);
                if (--this.numCaNotFilled[nextColor] == 0) {
                    completedColors |= 1 << nextColor;
                }
            }
        }
        int distance = 1;

        while(!this.current.isEmpty()) {
            this.next.clear();
            final ColorAreaSet.FastIteratorColorAreaId iter = this.current.fastIteratorColorAreaId();
            int thisCaId;
            if (0 != completedColors) {
                // We can eliminate colors. Do just that.
                // We also combine all these elimination moves.
                distance += Integer.bitCount(completedColors);
                final int prevCompletedColors = completedColors;
                completedColors = 0;
                while ((thisCaId = iter.nextOrNegative()) >= 0) {
                    final ColorArea thisCa = this.board.getColorArea4Id(thisCaId);
                    if ((prevCompletedColors & (1 << thisCa.getColor())) != 0) {
                        // completed color
                        // expandNode()
                        for (final int nextCaId : thisCa.getNeighborsIdArray()) {
                            if (!this.visited.contains(nextCaId)) {
                                this.visited.add(nextCaId);
                                this.next.add(nextCaId);
                                final byte nextColor = this.board.getColor4Id(nextCaId);
                                if (--this.numCaNotFilled[nextColor] == 0) {
                                    completedColors |= 1 << nextColor;
                                }
                            }
                        }
                    } else {
                        // non-completed color
                        // move node to next layer
                        this.next.add(thisCaId);
                    }
                }
            } else {
                // Nothing found, do the color-blind pseudo-move
                // Expand current layer of nodes.
                ++distance;
                while ((thisCaId = iter.nextOrNegative()) >= 0) {
                    final ColorArea thisCa = this.board.getColorArea4Id(thisCaId);
                    // expandNode()
                    for (final int nextCaId : thisCa.getNeighborsIdArray()) {
                        if (!this.visited.contains(nextCaId)) {
                            this.visited.add(nextCaId);
                            this.next.add(nextCaId);
                            final byte nextColor = this.board.getColor4Id(nextCaId);
                            if (--this.numCaNotFilled[nextColor] == 0) {
                                completedColors |= 1 << nextColor;
                            }
                        }
                    }
                }
            }

            // Move the next layer into the current.
            final ColorAreaSet tmp = this.current;
            this.current = this.next;
            this.next = tmp;
        }
        node.setEstimatedCost(node.getSolutionSize() + distance);
    }

}

parte de la clase AStarSolver

private void executeInternalPuchert(final ColorArea startCa) throws InterruptedException {
    final Queue<AStarNode> open = new PriorityQueue<AStarNode>(AStarNode.strongerComparator());
    open.offer(new AStarNode(this.board, startCa));
    AStarNode recycleNode = null;
    while (open.size() > 0) {
        if (Thread.interrupted()) { throw new InterruptedException(); }
        final AStarNode currentNode = open.poll();
        if (currentNode.isSolved()) {
            this.addSolution(currentNode.getSolution());
            return;
        } else {
            // play all possible colors
            int nextColors = currentNode.getNeighborColors(this.board);
            while (0 != nextColors) {
                final int l1b = nextColors & -nextColors; // Integer.lowestOneBit()
                final int clz = Integer.numberOfLeadingZeros(l1b); // hopefully an intrinsic function using instruction BSR / LZCNT / CLZ
                nextColors ^= l1b; // clear lowest one bit
                final byte color = (byte)(31 - clz);
                final AStarNode nextNode = currentNode.copyAndPlay(color, recycleNode, this.board);
                if (null != nextNode) {
                    recycleNode = null;
                    this.strategy.setEstimatedCost(nextNode);
                    open.offer(nextNode);
                }
            }
        }
        recycleNode = currentNode;
    }
}

parte de la clase AStarNode

/**
 * check if this color can be played. (avoid duplicate moves)
 * the idea is taken from the program "floodit" by Aaron and Simon Puchert,
 * which can be found at <a>https://github.com/aaronpuchert/floodit</a>
 * @param nextColor
 * @return
 */
private boolean canPlay(final byte nextColor, final List<ColorArea> nextColorNeighbors) {
    final byte currColor = this.solution[this.solutionSize];
    // did the previous move add any new "nextColor" neighbors?
    boolean newNext = false;
next:   for (final ColorArea nextColorNeighbor : nextColorNeighbors) {
        for (final ColorArea prevNeighbor : nextColorNeighbor.getNeighborsArray()) {
            if ((prevNeighbor.getColor() != currColor) && this.flooded.contains(prevNeighbor)) {
                continue next;
            }
        }
        newNext = true;
        break next;
    }
    if (!newNext) {
        if (nextColor < currColor) {
            return false;
        } else {
            // should nextColor have been played before currColor?
            for (final ColorArea nextColorNeighbor : nextColorNeighbors) {
                for (final ColorArea prevNeighbor : nextColorNeighbor.getNeighborsArray()) {
                    if ((prevNeighbor.getColor() == currColor) && !this.flooded.contains(prevNeighbor)) {
                        return false;
                    }
                }
            }
            return true;
        }
    } else {
        return true;
    }
}

/**
 * try to re-use the given node or create a new one
 * and then play the given color in the result node.
 * @param nextColor
 * @param recycleNode
 * @return
 */
public AStarNode copyAndPlay(final byte nextColor, final AStarNode recycleNode, final Board board) {
    final List<ColorArea> nextColorNeighbors = new ArrayList<ColorArea>(128);  // constant, arbitrary initial capacity
    final ColorAreaSet.FastIteratorColorAreaId iter = this.neighbors.fastIteratorColorAreaId();
    int nextId;
    while ((nextId = iter.nextOrNegative()) >= 0) {
        final ColorArea nextColorNeighbor = board.getColorArea4Id(nextId);
        if (nextColorNeighbor.getColor() == nextColor) {
            nextColorNeighbors.add(nextColorNeighbor);
        }
    }
    if (!this.canPlay(nextColor, nextColorNeighbors)) {
        return null;
    } else {
        final AStarNode result;
        if (null == recycleNode) {
            result = new AStarNode(this);
        } else {
            // copy - compare copy constructor
            result = recycleNode;
            result.flooded.copyFrom(this.flooded);
            result.neighbors.copyFrom(this.neighbors);
            System.arraycopy(this.solution, 0, result.solution, 0, this.solutionSize + 1);
            result.solutionSize = this.solutionSize;
            //result.estimatedCost = this.estimatedCost;  // not necessary to copy
        }
        // play - compare method play()
        for (final ColorArea nextColorNeighbor : nextColorNeighbors) {
            result.flooded.add(nextColorNeighbor);
            result.neighbors.addAll(nextColorNeighbor.getNeighborsIdArray());
        }
        result.neighbors.removeAll(result.flooded);
        result.solution[++result.solutionSize] = nextColor;
        return result;
    }
}

C # - 2,098,382 pasos

Intento muchas cosas, la mayoría de ellas falla y simplemente no funcionó en absoluto, hasta hace poco. Tengo algo lo suficientemente interesante como para publicar una respuesta.

Ciertamente, hay formas de mejorar esto aún más. Creo que ir bajo los pasos de 2M podría ser posible.

Se tardó aproximadamente 7 hoursen generar resultados. Aquí hay un archivo txt con todas las soluciones, en caso de que alguien quiera verificarlas: results.zip

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.IO;
using System.Linq;
using System.Threading.Tasks;

namespace FloodPaintAI
{
    class Node
    {   
        public byte Value;             //1-6
        public int Index;              //unique identifier, used for easily deepcopying the graph
        public List<Node> Neighbours;  
        public List<Tuple<int, int>> NeighboursPositions; //used by BuildGraph() 

        public int Depth;    //used by GetSumDistances() 
        public bool Checked; // 

        public Node(byte value, int index)
        {
            Value = value;      
            Index = index;          
        }

        public Node(Node node)
        {           
            Value = node.Value; 
            Index = node.Index;                     
        }
    }

    class Board
    {
        private const int SIZE = 19;
        private const int STARTPOSITION = 9;

        public Node Root;         //root of graph. each node is a set of contiguous, same color square
        public List<Node> Nodes;  //all nodes in the graph, used for deep copying


        public int EstimatedCost; //estimated cost, used by A* Pathfinding
        public List<byte> Solution;

        public Board(StreamReader input)
        {                   
            byte[,] board = new byte[SIZE, SIZE];
            for(int j = 0 ; j < SIZE ; j++)
            {
                string line = input.ReadLine();
                for(int i = 0 ; i < SIZE ; i++)         
                {                                       
                    board[j, i] = byte.Parse(line[i].ToString());
                }               
            }
            Solution = new List<byte>();
            BuildGraph(board);  
        }

        public Board(Board boardToCopy)
        {               
            //copy the graph            
            Nodes = new List<Node>(boardToCopy.Nodes.Count);
            foreach(Node nodeToCopy in boardToCopy.Nodes)
            {
                Node node = new Node(nodeToCopy);
                Nodes.Add(node);
            }

            //copy "Neighbours" property
            for(int i = 0 ; i < boardToCopy.Nodes.Count ; i++)
            {
                Node node = Nodes[i];
                Node nodeToCopy = boardToCopy.Nodes[i];

                node.Neighbours = new List<Node>(nodeToCopy.Neighbours.Count);
                foreach(Node neighbour in nodeToCopy.Neighbours)
                {
                    node.Neighbours.Add(Nodes[neighbour.Index]);
                }
            }

            Root = Nodes[boardToCopy.Root.Index];
            EstimatedCost = boardToCopy.EstimatedCost;          
            Solution = new List<byte>(boardToCopy.Solution);            
        }

        private void BuildGraph(byte[,] board)
        {                       
            int[,] nodeIndexes = new int[SIZE, SIZE];
            Nodes = new List<Node>();

            //check how much sets we have (1st pass)
            for(int j = 0 ; j < SIZE ; j++)
            {
                for(int i = 0 ; i < SIZE ; i++)         
                {               
                    if(nodeIndexes[j, i] == 0) //not already visited                    
                    {
                        Node newNode = new Node(board[j, i], Nodes.Count);                      
                        newNode.NeighboursPositions = new List<Tuple<int, int>>();
                        Nodes.Add(newNode);

                        BuildGraphFloodFill(board, nodeIndexes, newNode, i, j, board[j, i]);
                    }
                }       
            }

            //set neighbours and root (2nd pass)
            foreach(Node node in Nodes)
            {
                node.Neighbours = new List<Node>();
                node.Neighbours.AddRange(node.NeighboursPositions.Select(x => nodeIndexes[x.Item2, x.Item1]).Distinct().Select(x => Nodes[x - 1]));
                node.NeighboursPositions = null;                
            }
            Root = Nodes[nodeIndexes[STARTPOSITION, STARTPOSITION] - 1];            
        }

        private void BuildGraphFloodFill(byte[,] board, int[,] nodeIndexes, Node node, int startx, int starty, byte floodvalue)
        {
            Queue<Tuple<int, int>> queue = new Queue<Tuple<int, int>>();
            queue.Enqueue(new Tuple<int, int>(startx, starty));

            while(queue.Count > 0)
            {
                Tuple<int, int> position = queue.Dequeue();
                int x = position.Item1;
                int y = position.Item2;

                if(x >= 0 && x < SIZE && y >= 0 && y < SIZE)
                {
                    if(nodeIndexes[y, x] == 0 && board[y, x] == floodvalue)
                    {
                        nodeIndexes[y, x] = node.Index + 1;

                        queue.Enqueue(new Tuple<int, int>(x + 1, y));
                        queue.Enqueue(new Tuple<int, int>(x - 1, y));
                        queue.Enqueue(new Tuple<int, int>(x, y + 1));
                        queue.Enqueue(new Tuple<int, int>(x, y - 1));                                           
                    }               
                    if(board[y, x] != floodvalue)
                        node.NeighboursPositions.Add(position);                         
                }       
            }
        }

        public int GetEstimatedCost()
        {       
            Board current = this;

            //copy current board and play the best color until the end.
            //number of moves required to go the end is the heuristic
            //estimated cost = current cost + heuristic
            while(!current.IsSolved())
            {
                int minSumDistance = int.MaxValue;
                Board minBoard = null;

                //find color which give the minimum sum of distance from root to each other node
                foreach(byte i in current.Root.Neighbours.Select(x => x.Value).Distinct())
                {
                    Board copy = new Board(current);
                    copy.Play(i);                   

                    int distance = copy.GetSumDistances();                  

                    if(distance < minSumDistance)
                    {
                        minSumDistance = distance;
                        minBoard = copy;
                    }
                }
                current = minBoard;
            }           
            return current.Solution.Count;
        }

        public int GetSumDistances()
        {
            //get sum of distances from root to each other node, using BFS
            int sumDistances = 0;           

            //reset marker
            foreach(Node n in Nodes)
            {
                n.Checked = false;                                  
            }

            Queue<Node> queue = new Queue<Node>();
            Root.Checked = true;
            Root.Depth = 0; 
            queue.Enqueue(Root);

            while(queue.Count > 0)
            {
                Node current = queue.Dequeue();                             
                foreach(Node n in current.Neighbours)
                {
                    if(!n.Checked)          
                    {                                   
                        n.Checked = true;                                               
                        n.Depth = current.Depth + 1;
                        sumDistances += n.Depth;            
                        queue.Enqueue(n);   
                    }               
                }
            }
            return sumDistances;
        }       

        public void Play(byte value)            
        {
            //merge root node with other neighbours nodes, if color is matching
            Root.Value = value;
            List<Node> neighboursToRemove = Root.Neighbours.Where(x => x.Value == value).ToList();
            List<Node> neighboursToAdd = neighboursToRemove.SelectMany(x => x.Neighbours).Except((new Node[] { Root }).Concat(Root.Neighbours)).ToList();

            foreach(Node n in neighboursToRemove)
            {
                foreach(Node m in n.Neighbours)
                {
                    m.Neighbours.Remove(n);
                }
                Nodes.Remove(n);
            }   

            foreach(Node n in neighboursToAdd)
            {
                Root.Neighbours.Add(n);         
                n.Neighbours.Add(Root); 
            }           

            //re-synchronize node index
            for(int i = 0 ; i < Nodes.Count ; i++)
            {
                Nodes[i].Index = i;
            }           
            Solution.Add(value);
        }

        public bool IsSolved()
        {           
            //return Nodes.Count == 1;
            return Root.Neighbours.Count == 0;  
        }           
    }


    class Program
    {       
        public static List<byte> Solve(Board input)
        {
            //A* Pathfinding            
            LinkedList<Board> open = new LinkedList<Board>();       
            input.EstimatedCost = input.GetEstimatedCost();
            open.AddLast(input);            

            while(open.Count > 0)
            {                       
                Board current = open.First.Value;
                open.RemoveFirst();

                if(current.IsSolved())
                {
                    return current.Solution;                
                }
                else
                {
                    //play all neighbours nodes colors
                    foreach(byte i in current.Root.Neighbours.Select(x => x.Value).Distinct())
                    {                       
                        Board newBoard = new Board(current);
                        newBoard.Play(i);           
                        newBoard.EstimatedCost = newBoard.GetEstimatedCost();   

                        //insert board to open list
                        bool inserted = false;
                        for(LinkedListNode<Board> node = open.First ; node != null ; node = node.Next)
                        {                               
                            if(node.Value.EstimatedCost > newBoard.EstimatedCost)
                            {
                                open.AddBefore(node, newBoard);
                                inserted = true;
                                break;
                            }
                        }       
                        if(!inserted)
                            open.AddLast(newBoard);                                                 
                    }   
                }   
            }
            throw new Exception(); //no solution found, impossible
        }   

        public static void Main(string[] args)
        {                   
            using (StreamReader sr = new StreamReader("floodtest"))
            {   
                while(!sr.EndOfStream)
                {                               
                    List<Board> boards = new List<Board>();
                    while(!sr.EndOfStream && boards.Count < 100)
                    {
                        Board board = new Board(sr);                        
                        sr.ReadLine(); //skip empty line
                        boards.Add(board);
                    }                                           
                    List<byte>[] solutions = new List<byte>[boards.Count];                                          
                    Parallel.For(0, boards.Count, i => 
                    {                               
                        solutions[i] = Solve(boards[i]); 
                    });                                         
                    foreach(List<byte> solution in solutions)
                    {
                        Console.WriteLine(string.Join(string.Empty, solution));                                             
                    }       
                }               
            }
        }
    }
}

Más detalles sobre cómo funciona:

Utiliza A * Pathfinding algoritmo .

Lo que es difícil es encontrar un bien heuristic. Si heuristicsubestima el costo, funcionará casi como el algoritmo Dijkstra y, debido a la complejidad de una placa de 19x19 con 6 colores, funcionará para siempre. Si sobreestima el costo, convergerá rápidamente en una solución, pero no dará ninguna buena (algo así como 26 movimientos fueron 19 posibles). Encontrar el perfectoheuristic que dé la cantidad exacta de pasos restantes para alcanzar la solución sería lo mejor (sería rápido y daría la mejor solución posible). Es (a menos que me equivoque) imposible. En realidad, primero es necesario resolver el tablero, mientras que esto es lo que realmente está tratando de hacer (problema de pollo y huevo)

Intenté muchas cosas, esto es lo que funcionó para heuristic:

• Construyo un gráfico del tablero actual para evaluar. Cada uno noderepresenta un conjunto de cuadrados contiguos del mismo color. Usando esograph , puedo calcular fácilmente la distancia mínima exacta desde el centro a cualquier otro nodo. Por ejemplo, la distancia desde el centro hasta la parte superior izquierda sería 10, porque al menos 10 colores los separan.
• Para calcular heuristic: juego el tablero actual hasta el final. Para cada paso, elijo el color que minimizará la suma de distancias desde la raíz a todos los demás nodos.

• El número de movimientos necesarios para alcanzar ese fin es el heuristic.

• Estimated cost(utilizado por A *) = moves so far+heuristic

No es perfecto ya que sobrestima ligeramente el costo (por lo tanto, se encuentra una solución no óptima). De todos modos, es rápido calcular y dar buenos resultados.

Pude obtener una gran mejora de la velocidad utilizando el gráfico para realizar todas las operaciones. Al principio tenía una 2-dimensiongran variedad. Lo inundo y recalculo el gráfico cuando es necesario (por ejemplo: para calcular la heurística). Ahora todo se hace utilizando el gráfico, que se calcula solo al principio. Para simular pasos, ya no es necesario el relleno de inundación, sino que combino nodos. Esto es mucho más rápido

Python - 10,800,000 pasos

Como solución de referencia de último lugar, considere esta secuencia:

print "123456" * 18

Recorrer todos los colores nsignifica que nse garantizará que cada cuadrado que se encuentre sea del mismo color que el cuadrado central. Cada cuadrado está a más de 18 pasos del centro, por lo que 18 ciclos garantizarán que todos los cuadrados sean del mismo color. Lo más probable es que termine en menos de eso, pero no se requiere que el programa se detenga tan pronto como todos los cuadrados sean del mismo color; es mucho más beneficioso hacerlo. Este procedimiento constante es de 108 pasos por caso de prueba, para un total de 10,800,000.

Java - 2,480,714 pasos

Cometí un pequeño error antes (pongo una oración crucial antes de un bucle en lugar de en el bucle:

import java.io.*;

public class HerjanPaintAI {

    BufferedReader r;
    String[] map = new String[19];
    char[][] colors = new char[19][19];
    boolean[][] reached = new boolean[19][19], checked = new boolean[19][19];
    int[] colorCounter = new int[6];
    String answer = "";
    int mapCount = 0, moveCount = 0;

    public HerjanPaintAI(){
        nextMap();

        while(true){

            int bestMove = nextRound();
            answer += bestMove;
            char t = Character.forDigit(bestMove, 10);
            for(int x = 0; x < 19; x++){
                for(int y = 0; y < 19; y++){
                    if(reached[x][y]){
                        colors[x][y] = t;
                    }else if(checked[x][y]){
                        if(colors[x][y] == t){
                            reached[x][y] = true;
                        }
                    }
                }
            }

            boolean gameOver = true;
            for(int x = 0; x < 19; x++){
                for(int y = 0; y < 19; y++){
                    if(!reached[x][y]){
                        gameOver = false;
                        break;
                    }
                }
            }

            for(int x = 0; x < 19; x++){
                for(int y = 0; y < 19; y++){
                    checked[x][y] = false;
                }
            }
            for(int i = 0; i < 6; i++)
                colorCounter[i] = 0;

            if(gameOver)
                nextMap();
        }
    }

    int nextRound(){
        for(int x = 0; x < 19; x++){
            for(int y = 0; y < 19; y++){
                if(reached[x][y]){//check what numbers are next to the reached numbers...
                    check(x, y);
                }
            }
        }

        int[] totalColorCount = new int[6];
        for(int x = 0; x < 19; x++){
            for(int y = 0; y < 19; y++){
                totalColorCount[Character.getNumericValue(colors[x][y])-1]++;
            }
        }

        for(int i = 0; i < 6; i++){
            if(totalColorCount[i] != 0 && totalColorCount[i] == colorCounter[i]){//all of this color can be reached
                return i+1;
            }
        }

        int index = -1, number = 0;
        for(int i = 0; i < 6; i++){
            if(colorCounter[i] > number){
                index = i;
                number = colorCounter[i];
            }
        }

        return index+1;
    }

    void check(int x, int y){
        if(x<18)
            handle(x+1, y, x, y);
        if(x>0)
            handle(x-1, y, x, y);
        if(y<18)
            handle(x, y+1, x, y);
        if(y>0)
            handle(x, y-1, x, y);
    }

    void handle(int x2, int y2, int x, int y){
        if(!reached[x2][y2] && !checked[x2][y2]){
            checked[x2][y2] = true;
            if(colors[x2][y2] == colors[x][y]){
                reached[x2][y2] = true;
                check(x2, y2);
            }else{
                colorCounter[Character.getNumericValue(colors[x2][y2])-1]++;
                checkAround(x2, y2);
            }
        }
    }

    void checkAround(int x2, int y2){
        if(x2<18)
            handleAround(x2+1, y2, x2, y2);
        if(x2>0)
            handleAround(x2-1, y2, x2, y2);
        if(y2<18)
            handleAround(x2, y2+1, x2, y2);
        if(y2>0)
            handleAround(x2, y2-1, x2, y2);
    }

    void handleAround(int x2, int y2, int x, int y){
        if(!reached[x2][y2] && !checked[x2][y2]){
            if(colors[x2][y2] == colors[x][y]){
                checked[x2][y2] = true;
                colorCounter[Character.getNumericValue(colors[x2][y2])-1]++;
                checkAround(x2, y2);
            }
        }
    }

    void nextMap(){
        moveCount += answer.length();
        System.out.println(answer);
        answer = "";

        for(int x = 0; x < 19; x++){
            for(int y = 0; y < 19; y++){
                reached[x][y] = false;
            }
        }

        reached[9][9] = true;

        try {
            if(r == null)
                r = new BufferedReader(new FileReader("floodtest"));

            for(int i = 0; i < 19; i++){
                map[i] = r.readLine();
            }
            r.readLine();//empty line

            if(map[0] == null){
                System.out.println("Maps solved: " + mapCount + " Steps: " + moveCount);
                r.close();
                System.exit(0);
            }
        } catch (Exception e) {e.printStackTrace();}

        mapCount++;

        for(int x = 0; x < 19; x++){
            colors[x] = map[x].toCharArray();
        }
    }

    public static void main(String[] a){
        new HerjanPaintAI();
    }
}

C - 2,075,452

Sé que llego extremadamente tarde a la fiesta, pero vi este desafío y quise intentarlo.

#include <assert.h>
#include <math.h>
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <stdbool.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

uint64_t rand_state;

uint64_t rand_u64(void) {
    return (rand_state = rand_state * 6364136223846793005ULL + 1442695040888963407ULL);
}

uint64_t better_rand_u64(void) {
    uint64_t r = rand_u64();
    r ^= ((r >> 32) >> (r >> 60));
    return r + 1442695040888963407ULL;
}

uint32_t rand_u32(void) {return rand_u64() >> 32;}

float normal(float mu, float sigma) {
    uint64_t t = 0;
    for (int i = 0; i < 6; i++) {
        uint64_t r = rand_u64();
        uint32_t a = r;
        uint32_t b = r >> 32;
        t += a;
        t += b;
    }
    return ((float)t / (float)UINT32_MAX - 6) * sigma + mu;
}

typedef struct {
    uint8_t x;
    uint8_t y;
} Position;

#define ncolors 6
#define len 19
#define cells (len * len)
#define max_steps (len * (ncolors - 1))
#define center_x 9
#define center_y 9
#define center ((Position){center_x, center_y})

uint64_t zobrist_table[len][len];

void init_zobrist() {
    for (int y = 0; y < len; y++) {
        for (int x = 0; x < len; x++) {
            zobrist_table[y][x] = better_rand_u64();
        }
    }
}

typedef struct {
    uint64_t hash;
    uint8_t grid[len][len];
    bool interior[len][len];
    int boundary_size;
    Position boundary[cells];
} Grid;


void transition(Grid* grid, uint8_t color, int* surrounding_counts) {
    int i = 0;
    while (i < grid->boundary_size) {
        Position p = grid->boundary[i];
        uint8_t x = p.x;
        uint8_t y = p.y;
        bool still_boundary = false;
        for (int dx = -1; dx <= 1; dx++) {
            for (int dy = -1; dy <= 1; dy++) {
                if (!(dx == 0 || dy == 0)) {
                    continue;
                }
                int8_t x1 = x + dx;
                if (!(0 <= x1 && x1 < len)) {
                    continue;
                }
                int8_t y1 = y + dy;
                if (!(0 <= y1 && y1 < len)) {
                    continue;
                }
                if (grid->interior[y1][x1]) {
                    continue;
                }
                uint8_t color1 = grid->grid[y1][x1];
                if (color1 == color) {
                    grid->boundary[grid->boundary_size++] = (Position){x1, y1};
                    grid->interior[y1][x1] = true;
                    grid->hash ^= zobrist_table[y1][x1];
                } else {
                    surrounding_counts[color1]++;
                    still_boundary = true;
                }
            }
        }
        if (still_boundary) {
            i += 1;
        } else {
            grid->boundary[i] = grid->boundary[--grid->boundary_size]; 
        }
    }
}

void reset_grid(Grid* grid, int* surrounding_counts) {
    grid->hash = 0;
    memset(surrounding_counts, 0, ncolors * sizeof(int)); 
    memset(&grid->interior, 0, sizeof(grid->interior));
    grid->interior[center_y][center_x] = true;
    grid->boundary_size = 0;
    grid->boundary[grid->boundary_size++] = center; 
    transition(grid, grid->grid[center_y][center_x], surrounding_counts);
}

bool load_grid(FILE* fp, Grid* grid) {
    memset(grid, 0, sizeof(*grid));
    char buf[19 + 2];
    size_t row = 0;
    while ((fgets(buf, sizeof(buf), fp)) && row < 19) {
        if (strlen(buf) != 20) {
            break;
        }
        for (int i = 0; i < 19; i++) {
            if (!('1' <= buf[i] && buf[i] <= '6')) {
                return false;
            }
            grid->grid[row][i] = buf[i] - '1';
        }
        row++;
    }
    return row == 19;
}

typedef struct Node Node;

struct Node {
    uint64_t hash;
    float visit_counts[ncolors];
    float mean_cost[ncolors];
    float sse[ncolors];
};

#define iters 15000
#define pool_size 32768
#define pool_nodes (pool_size + 100)
#define pool_mask (pool_size - 1)

Node pool[pool_nodes];

void init_node(Node* node, uint64_t hash, int* surrounding_counts) {
    node->hash = hash;
    for (int i = 0; i < ncolors; i++) {
        if (surrounding_counts[i]) {
            node->visit_counts[i] = 1;
            node->mean_cost[i] = 20;
            node->sse[i] = 400;
        }
    }
}

Node* lookup_node(uint64_t hash) {
    size_t index = hash & pool_mask;
    for (int i = index;; i++) {
        uint64_t h = pool[i].hash;
        if (h == hash || !h) {
            return pool + i;
        }
    }
}

int rollout(Grid* grid, int* surrounding_counts, char* solution) {
    for (int i = 0;; i++) {
        int nonzero = 0;
        uint8_t colors[6];
        for (int i = 0; i < ncolors; i++) {
            if (surrounding_counts[i]) {
                colors[nonzero++] = i;
            }
        }
        if (!nonzero) {
            return i;
        }
        uint8_t color = colors[rand_u32() % nonzero]; 
        *(solution++) = color;
        assert(grid->boundary_size);
        memset(surrounding_counts, 0, 6 * sizeof(int));
        transition(grid, color, surrounding_counts);
    }
}

int simulate(Node* node, Grid* grid, int depth, char* solution) {
    float best_cost = INFINITY;
    uint8_t best_color = 255;
    for (int color = 0; color < ncolors; color++) {
        float n = node->visit_counts[color];
        if (node->visit_counts[color] == 0) {
            continue;
        }
        float sigma = sqrt(node->sse[color] / (n * n));
        float cost = node->mean_cost[color];
        cost = normal(cost, sigma);
        if (cost < best_cost) {
            best_color = color;
            best_cost = cost;
        }
    }
    if (best_color == 255) {
        return 0;
    }
    *solution++ = best_color;
    int score;
    int surrounding_counts[ncolors] = {0};
    transition(grid, best_color, surrounding_counts);
    Node* child = lookup_node(grid->hash);
    if (!child->hash) {
        init_node(child, grid->hash, surrounding_counts);
        score = rollout(grid, surrounding_counts, solution);
    } else {
        score = simulate(child, grid, depth + 1, solution);
    }
    score++;
    float n1 = ++node->visit_counts[best_color];
    float u0 = node->mean_cost[best_color];
    float u1 = node->mean_cost[best_color] = u0 + (score - u0) / n1;
    node->sse[best_color] += (score - u0) * (score - u1);
    return score;
}

int main(void) {
    FILE* fp;
    if (!(fp = fopen("floodtest", "r"))) {
        return 1;
    }
    Grid grid;
    init_zobrist();
    while (load_grid(fp, &grid)) {

        memset(pool, 0, sizeof(pool));
        int surrounding_counts[ncolors] = {0};

        reset_grid(&grid, surrounding_counts);
        Node root = {0};

        init_node(&root, grid.hash, surrounding_counts);

        char solution[max_steps] = {0};
        char best_solution[max_steps] = {0};

        int min_score = INT_MAX;

        uint64_t prev_hash = 0;
        uint64_t hash = 0;
        int same_count = 0;

        for (int iter = 0; iter < iters; iter++) {
            reset_grid(&grid, surrounding_counts);
            int score = simulate(&root, &grid, 1, solution);
            if (score < min_score) {
                min_score = score;
                memcpy(best_solution, solution, score);
            }
            hash = 0;
            for (int i = 0; i < score; i++) {
                hash ^= zobrist_table[i%len][(int)solution[i]];
            }
            if (hash == prev_hash) {
                same_count++;
                if (same_count >= 10) {
                    break;
                }
            } else {
                same_count = 0;
                prev_hash = hash;
            }
        }
        int i;
        for (i = 0; i < min_score; i++) {
            best_solution[i] += '1';
        }
        best_solution[i++] = '\n';
        best_solution[i++] = '\0';
        printf(best_solution);
        fflush(stdout);
    }
    return 0;
}

El algoritmo se basa en la búsqueda de árboles de Montecarlo con muestreo de Thompson y una tabla de transposición para reducir el espacio de búsqueda. Tarda unas 12 horas en mi máquina. Si desea verificar los resultados, puede encontrarlos en https://dropfile.to/pvjYDMV .

Java - 2,434,108 2,588,847 pasos

Actualmente ganador (~ 46K por delante de Herjan) a partir del 26/04

Bueno, no solo el Sr. Backend me ganó, sino que encontré un error que produjo una puntuación engañosamente buena. Ahora está arreglado (¡también estaba en el verificador! Ack), pero desafortunadamente no tengo tiempo en este momento para intentar recuperar la corona. Intentaré más tarde.

Esto se basa en mi otra solución, pero en lugar de pintar con el color más común para los bordes de relleno, pinta con el color que dará como resultado la exposición de los bordes que tienen muchos cuadrados adyacentes del mismo color. Llámalo LookAheadPainter. Lo jugaré más tarde si es necesario.

import java.io.*;
import java.util.*;

public class LookAheadPainter {

    static final boolean PRINT_FULL_OUTPUT = true;

    public static void main(String[] a) throws IOException {

        int totalSteps = 0, numSolved = 0;

        char[] board = new char[361];
        Scanner s = new Scanner(new File("floodtest"));
        long startTime = System.nanoTime();

        caseloop: while (s.hasNextLine()) {
            for (int l = 0; l < 19; l++) {
                String line = s.nextLine();
                if (line.isEmpty())
                    continue caseloop;
                System.arraycopy(line.toCharArray(), 0, board, l * 19, 19);
            }

            List<Character> colorsUsed = new ArrayList<>();

            for (;;) {

                FillResult fill = new FillResult(board, board[180], (char) 48, null);

                if (fill.nodesFilled.size() == 361)
                    break;

                int[] branchSizes = new int[7];

                for (int i = 1; i < 7; i++) {
                    List<Integer> seeds = new ArrayList<>();
                    for (Integer seed : fill.edges)
                        if (board[seed] == i + 48)
                            seeds.add(seed);

                    branchSizes[i] = new FillResult(fill.filledBoard, (char) (i + 48), (char) 48, seeds).nodesFilled.size();
                }

                int maxSize = 0;
                char bestColor = 0;

                for (int i = 1; i < 7; i++)
                    if (branchSizes[i] > maxSize) {
                        maxSize = branchSizes[i];
                        bestColor = (char) (i + 48);
                    }

                for (int i : fill.nodesFilled)
                    board[i] = bestColor;

                colorsUsed.add(bestColor);
                totalSteps++;
            }
            numSolved++;

            if (PRINT_FULL_OUTPUT) {
                if (numSolved % 1000 == 0)
                    System.out.println("Solved: " + numSolved); // So you know it's working
                String out = "";
                for (Character c : colorsUsed)
                    out += c;
                System.out.println(out);
            }

        }
        s.close();
        System.out.println("\nTotal steps to solve all cases: " + totalSteps);
        System.out.printf("\nSolved %d test cases in %.2f seconds", numSolved, (System.nanoTime() - startTime) / 1000000000.);
    }

    private static class FillResult {

        Set<Integer> nodesFilled, edges;
        char[] filledBoard;

        FillResult(char[] board, char target, char replacement, List<Integer> seeds) {
            Stack<Integer> nodes = new Stack<>();
            nodesFilled = new HashSet<>();
            edges = new HashSet<>();

            if (seeds == null)
                nodes.push(180);
            else
                for (int i : seeds)
                    nodes.push(i);

            filledBoard = new char[361];
            System.arraycopy(board, 0, filledBoard, 0, 361);

            while (!nodes.empty()) {
                int n = nodes.pop();
                if (n < 0 || n > 360)
                    continue;
                if (filledBoard[n] == target) {
                    filledBoard[n] = replacement;
                    nodesFilled.add(n);
                    if (n % 19 > 0)
                        nodes.push(n - 1);
                    if (n % 19 < 18)
                        nodes.push(n + 1);
                    if (n / 19 > 0)
                        nodes.push(n - 19);
                    if (n / 19 < 18)
                        nodes.push(n + 19);
                } else
                    edges.add(n);
            }
        }
    }
}

EDITAR: Escribí un verificador, siéntase libre de usar, espera un archivo steps.txt que contenga los pasos que genera su programa, así como el archivo de prueba de inundación: Editar-Editar: (Ver OP)

Si alguien encuentra un problema, ¡infórmelo!

C - 2,480,714 escalones

Todavía no es óptimo, pero ahora es más rápido y tiene mejores puntajes.

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdbool.h>

char map[19][19], reach[19][19];
int reachsum[6], totalsum[6];

bool loadmap(FILE *fp)
{
    char buf[19 + 2];
    size_t row = 0;

    while (fgets(buf, sizeof buf, fp) && row < 19) {
        if (strlen(buf) != 20)
            break;
        memcpy(map[row++], buf, 19);
    }
    return row == 19;
}

void calcreach(bool first, size_t row, size_t col);
void check(char c, bool first, size_t row, size_t col)
{
    if (map[row][col] == c)
        calcreach(first, row, col);
    else if (first)
        calcreach(false, row, col);
}

void calcreach(bool first, size_t row, size_t col)
{
    char c = map[row][col];

    reach[row][col] = c;
    reachsum[c - '1']++;
    if (row < 18 && !reach[row + 1][col])
        check(c, first, row + 1, col);
    if (col < 18 && !reach[row][col + 1])
        check(c, first, row, col + 1);
    if (row > 0 && !reach[row - 1][col])
        check(c, first, row - 1, col);
    if (col > 0 && !reach[row][col - 1])
        check(c, first, row, col - 1);
}

void calctotal()
{
    size_t row, col;

    for (row = 0; row < 19; row++)
        for (col = 0; col < 19; col++)
            totalsum[map[row][col] - '1']++;
}

void apply(char c)
{
    char d = map[9][9];
    size_t row, col;

    for (row = 0; row < 19; row++)
        for (col = 0; col < 19; col++)
            if (reach[row][col] == d)
                map[row][col] = c;
}

int main()
{
    char c, best;
    size_t steps = 0;
    FILE *fp;

    if (!(fp = fopen("floodtest", "r")))
        return 1;

    while (loadmap(fp)) {
        do {
            memset(reach, 0, sizeof reach);
            memset(reachsum, 0, sizeof reachsum);
            calcreach(true, 9, 9);
            if (reachsum[map[9][9] - '1'] == 361)
                break;

            memset(totalsum, 0, sizeof totalsum);
            calctotal();

            reachsum[map[9][9] - '1'] = 0;
            for (best = 0, c = 0; c < 6; c++) {
                if (!reachsum[c])
                    continue;
                if (reachsum[c] == totalsum[c]) {
                    best = c;
                    break;
                } else if (reachsum[c] > reachsum[best]) {
                    best = c;
                }
            }

            apply(best + '1');
        } while (++steps);
    }

    fclose(fp);

    printf("steps: %zu\n", steps);
    return 0;
}

Java - 2,245,529 2,201,995 pasos

Búsqueda de árboles paralelos y en caché a profundidad 5, minimizando el número de "islas". Como la mejora de la profundidad 4 a la profundidad 5 fue tan pequeña, no creo que tenga mucho sentido mejorarla mucho más. Pero si fuera necesario mejorar, mi instinto me dice que trabaje calculando el número de islas como una diferencia entre dos estados, en lugar de volver a calcular todo.

Actualmente sale a stdout, hasta que sepa el formato de entrada del verificador.

import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
import java.util.AbstractList;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.BitSet;
import java.util.Collection;
import java.util.HashMap;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ForkJoinPool;
import java.util.concurrent.RecursiveTask;
import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;

public class FloodPaint {

    private static final ForkJoinPool FORK_JOIN_POOL = new ForkJoinPool();

    public static void main(String[] arg) throws IOException, InterruptedException, ExecutionException {
        try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("floodtest"))) {
            int sum = 0;
            State initState = readNextInitState(reader);
            while (initState != null) {
                List<Integer> solution = generateSolution(initState);
                System.out.println(solution);
                sum += solution.size();
                initState = readNextInitState(reader);
            }
            System.out.println(sum);
        }
    }

    private static State readNextInitState(BufferedReader reader) throws IOException {
        int[] initGrid = new int[State.DIM * State.DIM];
        String line = reader.readLine();
        while ((line != null) && line.isEmpty()) {
            line = reader.readLine();
        }
        if (line == null) {
            return null;
        }
        for (int rowNo = 0; rowNo < State.DIM; ++rowNo) {
            for (int colNo = 0; colNo < State.DIM; ++colNo) {
                initGrid[(State.DIM * rowNo) + colNo] = line.charAt(colNo) - '0';
            }
            line = reader.readLine();
        }
        return new State(initGrid);
    }

    private static List<Integer> generateSolution(State initState) throws InterruptedException, ExecutionException {
        List<Integer> solution = new LinkedList<>();
        StateFactory stateFactory = new StateFactory();
        State state = initState;
        while (!state.isSolved()) {
            int num = findGoodNum(state, stateFactory);
            solution.add(num);
            state = state.getNextState(num, stateFactory);
        }
        return solution;
    }

    private static int findGoodNum(State state, StateFactory stateFactory) throws InterruptedException, ExecutionException {
        SolverTask task = new SolverTask(state, stateFactory);
        FORK_JOIN_POOL.invoke(task);
        return task.get();
    }

}

class SolverTask extends RecursiveTask<Integer> {

    private static final int DEPTH = 5;

    private final State state;
    private final StateFactory stateFactory;

    SolverTask(State state, StateFactory stateFactory) {
        this.state = state;
        this.stateFactory = stateFactory;
    }

    @Override
    protected Integer compute() {
        try {
            Map<Integer,AnalyzerTask> tasks = new HashMap<>();
            for (int num = 1; num <= 6; ++num) {
                if (num != state.getCenterNum()) {
                    State nextState = state.getNextState(num, stateFactory);
                    AnalyzerTask task = new AnalyzerTask(nextState, DEPTH - 1, stateFactory);
                    tasks.put(num, task);
                }
            }
            invokeAll(tasks.values());
            int bestValue = Integer.MAX_VALUE;
            int bestNum = -1;
            for (Map.Entry<Integer,AnalyzerTask> taskEntry : tasks.entrySet()) {
                int value = taskEntry.getValue().get();
                if (value < bestValue) {
                    bestValue = value;
                    bestNum = taskEntry.getKey();
                }
            }
            return bestNum;
        } catch (InterruptedException | ExecutionException ex) {
            throw new RuntimeException(ex);
        }
    }

}

class AnalyzerTask extends RecursiveTask<Integer> {

    private static final int DEPTH_THRESHOLD = 3;

    private final State state;
    private final int depth;
    private final StateFactory stateFactory;

    AnalyzerTask(State state, int depth, StateFactory stateFactory) {
        this.state = state;
        this.depth = depth;
        this.stateFactory = stateFactory;
    }

    @Override
    protected Integer compute() {
        return (depth < DEPTH_THRESHOLD) ? analyze() : split();
    }

    private int analyze() {
        return analyze(state, depth);
    }

    private int analyze(State state, int depth) {
        if (state.isSolved()) {
            return -depth;
        }
        if (depth == 0) {
            return state.getNumIslands();
        }
        int bestValue = Integer.MAX_VALUE;
        for (int num = 1; num <= 6; ++num) {
            if (num != state.getCenterNum()) {
                State nextState = state.getNextState(num, stateFactory);
                int nextValue = analyze(nextState, depth - 1);
                bestValue = Math.min(bestValue, nextValue);
            }
        }
        return bestValue;
    }

    private int split() {
        try {
            if (state.isSolved()) {
                return -depth;
            }
            Collection<AnalyzerTask> tasks = new ArrayList<>(5);
            for (int num = 1; num <= 6; ++num) {
                State nextState = state.getNextState(num, stateFactory);
                AnalyzerTask task = new AnalyzerTask(nextState, depth - 1, stateFactory);
                tasks.add(task);
            }
            invokeAll(tasks);
            int bestValue = Integer.MAX_VALUE;
            for (AnalyzerTask task : tasks) {
                int nextValue = task.get();
                bestValue = Math.min(bestValue, nextValue);
            }
            return bestValue;
        } catch (InterruptedException | ExecutionException ex) {
            throw new RuntimeException(ex);
        }
    }

}

class StateFactory {

    private static final int INIT_CAPACITY = 40000;
    private static final float LOAD_FACTOR = 0.9f;

    private final ReadWriteLock cacheLock = new ReentrantReadWriteLock();
    private final Map<List<Integer>,State> cache = new HashMap<>(INIT_CAPACITY, LOAD_FACTOR);

    State get(int[] grid) {
        List<Integer> stateKey = new IntList(grid);
        State state;
        cacheLock.readLock().lock();
        try {
            state = cache.get(stateKey);
        } finally {
            cacheLock.readLock().unlock();
        }
        if (state == null) {
            cacheLock.writeLock().lock();
            try {
                state = cache.get(stateKey);
                if (state == null) {
                    state = new State(grid);
                    cache.put(stateKey, state);
                }
            } finally {
                cacheLock.writeLock().unlock();
            }
        }
        return state;
    }

}

class State {

    static final int DIM = 19;
    private static final int CENTER_INDEX = ((DIM * DIM) - 1) / 2;

    private final int[] grid;
    private int numIslands;

    State(int[] grid) {
        this.grid = grid;
        numIslands = calcNumIslands(grid);
    }

    private static int calcNumIslands(int[] grid) {
        int numIslands = 0;
        BitSet uncounted = new BitSet(DIM * DIM);
        uncounted.set(0, DIM * DIM);
        int index = -1;
        while (!uncounted.isEmpty()) {
            index = uncounted.nextSetBit(index + 1);
            BitSet island = new BitSet(DIM * DIM);
            generateIsland(grid, index, grid[index], island);
            ++numIslands;
            uncounted.andNot(island);
        }
        return numIslands;
    }

    private static void generateIsland(int[] grid, int index, int num, BitSet island) {
        if ((grid[index] == num) && !island.get(index)) {
            island.set(index);
            if ((index % DIM) > 0) {
                generateIsland(grid, index - 1, num, island);
            }
            if ((index % DIM) < (DIM - 1)) {
                generateIsland(grid, index + 1, num, island);
            }
            if ((index / DIM) > 0) {
                generateIsland(grid, index - DIM, num, island);
            }
            if ((index / DIM) < (DIM - 1)) {
                generateIsland(grid, index + DIM, num, island);
            }
        }
    }

    int getCenterNum() {
        return grid[CENTER_INDEX];
    }

    boolean isSolved() {
        return numIslands == 1;
    }

    int getNumIslands() {
        return numIslands;
    }

    State getNextState(int num, StateFactory stateFactory) {
        int[] nextGrid = grid.clone();
        if (num != getCenterNum()) {
            flood(nextGrid, CENTER_INDEX, getCenterNum(), num);
        }
        State nextState = stateFactory.get(nextGrid);
        return nextState;
    }

    private static void flood(int[] grid, int index, int fromNum, int toNum) {
        if (grid[index] == fromNum) {
            grid[index] = toNum;
            if ((index % 19) > 0) {
                flood(grid, index - 1, fromNum, toNum);
            }
            if ((index % 19) < (DIM - 1)) {
                flood(grid, index + 1, fromNum, toNum);
            }
            if ((index / 19) > 0) {
                flood(grid, index - DIM, fromNum, toNum);
            }
            if ((index / 19) < (DIM - 1)) {
                flood(grid, index + DIM, fromNum, toNum);
            }
        }
    }

}

class IntList extends AbstractList<Integer> implements List<Integer> {

    private final int[] arr;
    private int hashCode = -1;

    IntList(int[] arr) {
        this.arr = arr;
    }

    @Override
    public int size() {
        return arr.length;
    }

    @Override
    public Integer get(int index) {
        return arr[index];
    }

    @Override
    public Integer set(int index, Integer value) {
        int oldValue = arr[index];
        arr[index] = value;
        return oldValue;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if (this == obj) {
            return true;
        }
        if (obj instanceof IntList) {
            IntList arg = (IntList) obj;
            return Arrays.equals(arr, arg.arr);
        }
        return super.equals(obj);
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        if (hashCode == -1) {
            hashCode = 1;
            for (int elem : arr) {
                hashCode = 31 * hashCode + elem;
            }
        }
        return hashCode;
    }

}

Mi última entrada: C - 2,384,020 pasos

Esta vez, un 'comprobar todas las posibilidades' ... Esta puntuación se obtiene con la profundidad establecida en 3. La profundidad en 5 debería dar ~ 2.1M pasos ... DEMASIADO LENTO. La profundidad 20+ ofrece la menor cantidad de pasos posible (solo verifica todas las coincidencias y las victorias más cortas) ... Tiene la menor cantidad de pasos, aunque lo odio ya que solo es un poquito mejor, pero el rendimiento apesta. Prefiero mi otra entrada C, que también está en esta publicación.

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdbool.h>

char map[19][19], reach[19][19];
int reachsum[6], totalsum[6], mapCount = 0;
FILE *stepfile;

bool loadmap(FILE *fp)
{
    fprintf(stepfile, "%s", "\n");

    mapCount++;

    char buf[19 + 2];
    size_t row = 0;

    while (fgets(buf, sizeof buf, fp) && row < 19) {
        if (strlen(buf) != 20)
            break;
        memcpy(map[row++], buf, 19);
    }
    return row == 19;
}

void calcreach(bool first, size_t row, size_t col);
void check(char c, bool first, size_t row, size_t col)
{
    if (map[row][col] == c)
        calcreach(first, row, col);
    else if (first)
        calcreach(false, row, col);
}

void calcreach(bool first, size_t row, size_t col)
{
    char c = map[row][col];

    reach[row][col] = c;
    reachsum[c - '1']++;
    if (row < 18 && !reach[row + 1][col])
        check(c, first, row + 1, col);
    if (col < 18 && !reach[row][col + 1])
        check(c, first, row, col + 1);
    if (row > 0 && !reach[row - 1][col])
        check(c, first, row - 1, col);
    if (col > 0 && !reach[row][col - 1])
        check(c, first, row, col - 1);
}

void calctotal()
{
    size_t row, col;

    for (row = 0; row < 19; row++)
        for (col = 0; col < 19; col++)
            totalsum[map[row][col] - '1']++;
}

void apply(char c)
{
    char d = map[9][9];
    size_t row, col;

    for (row = 0; row < 19; row++)
        for (col = 0; col < 19; col++)
            if (reach[row][col] == d)
                map[row][col] = c;
}

int pown(int x, int y){
    int p = 1;
    for(int i = 0; i < y; i++){
        p = p * x;
    }

    return p;
}

int main()
{
    size_t steps = 0;
    FILE *fp;

    if (!(fp = fopen("floodtest", "r")))
        return 1;
    if(!(stepfile = fopen("steps.txt", "w")))
        return 1;

    const int depth = 5;
    char possibilities[pown(6, depth)][depth];
    int t = 0;
    for(int a = 0; a < 6; a++){
        for(int b = 0; b < 6; b++){
            for(int c = 0; c < 6; c++){
                for(int d = 0; d < 6; d++){
                    for(int e = 0; e < 6; e++){
                        possibilities[t][0] = (char)(a + '1');
                        possibilities[t][1] = (char)(b + '1');
                        possibilities[t][2] = (char)(c + '1');
                        possibilities[t][3] = (char)(d + '1');
                        possibilities[t++][4] = (char)(e + '1');
                    }
                }
            }
        }
    }
    poes:
    while (loadmap(fp)) {
        do {
            char map2[19][19];
            memcpy(map2, map, sizeof(map));

            memset(reach, 0, sizeof reach);
            memset(reachsum, 0, sizeof reachsum);
            calcreach(true, 9, 9);

            int best = 0, index = 0, end = depth;
            for(int i = 0; i < pown(6, depth); i++){
                for(int d = 0; d < end; d++){

                    apply(possibilities[i][d]);

                    memset(reach, 0, sizeof reach);
                    memset(reachsum, 0, sizeof reachsum);
                    calcreach(true, 9, 9);

                    if(reachsum[map[9][9] - '1'] == 361 && d < end){
                        end = d+1;
                        index = i;
                        break;
                    }
                }
                if(end == depth && best < reachsum[map[9][9] - '1']){
                    best = reachsum[map[9][9] - '1'];
                    index = i;
                }

                memcpy(map, map2, sizeof(map2));
                memset(reach, 0, sizeof reach);
                memset(reachsum, 0, sizeof reachsum);
                calcreach(true, 9, 9);
            }

            for(int d = 0; d < end; d++){

                apply(possibilities[index][d]);

                memset(reach, 0, sizeof reach);
                memset(reachsum, 0, sizeof reachsum);
                calcreach(true, 9, 9);

                fprintf(stepfile, "%c", possibilities[index][d]);
                steps++;
            }
            if(reachsum[map[9][9] - '1'] == 361)
                goto poes;
        } while (1);
    }

    fclose(fp);
    fclose(stepfile);

    printf("steps: %zu\n", steps);
    return 0;
}

Otra IA mejorada escrita en C - 2,445,761 pasos

Basado en SteelTermite:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdbool.h>

char map[19][19], reach[19][19];
int reachsum[6], totalsum[6], mapCount = 0;
FILE *stepfile;

bool loadmap(FILE *fp)
{
    fprintf(stepfile, "%s", "\n");

    if(mapCount % 1000 == 0)
        printf("mapCount = %d\n", mapCount);

    mapCount++;

    char buf[19 + 2];
    size_t row = 0;

    while (fgets(buf, sizeof buf, fp) && row < 19) {
        if (strlen(buf) != 20)
            break;
        memcpy(map[row++], buf, 19);
    }
    return row == 19;
}

void calcreach(bool first, size_t row, size_t col);
void check(char c, bool first, size_t row, size_t col)
{
    if (map[row][col] == c)
        calcreach(first, row, col);
    else if (first)
        calcreach(false, row, col);
}

void calcreach(bool first, size_t row, size_t col)
{
    char c = map[row][col];

    reach[row][col] = c;
    reachsum[c - '1']++;
    if (row < 18 && !reach[row + 1][col])
        check(c, first, row + 1, col);
    if (col < 18 && !reach[row][col + 1])
        check(c, first, row, col + 1);
    if (row > 0 && !reach[row - 1][col])
        check(c, first, row - 1, col);
    if (col > 0 && !reach[row][col - 1])
        check(c, first, row, col - 1);
}

void calctotal()
{
    size_t row, col;

    for (row = 0; row < 19; row++)
        for (col = 0; col < 19; col++)
            totalsum[map[row][col] - '1']++;
}

void apply(char c)
{
    char d = map[9][9];
    size_t row, col;

    for (row = 0; row < 19; row++)
        for (col = 0; col < 19; col++)
            if (reach[row][col] == d)
                map[row][col] = c;
}

int main()
{
    char c, best, answer;
    size_t steps = 0;
    FILE *fp;

    if (!(fp = fopen("floodtest", "r")))
        return 1;
    if(!(stepfile = fopen("steps.txt", "w")))
            return 1;

    while (loadmap(fp)) {
        do {
            memset(reach, 0, sizeof reach);
            memset(reachsum, 0, sizeof reachsum);
            calcreach(true, 9, 9);
            if (reachsum[map[9][9] - '1'] == 361)
                break;

            memset(totalsum, 0, sizeof totalsum);
            calctotal();

            reachsum[map[9][9] - '1'] = 0;
            for (best = 0, c = 0; c < 6; c++) {
                if (!reachsum[c])
                    continue;
                if (reachsum[c] == totalsum[c]) {
                    best = c;
                    goto outLoop;
                } else if (reachsum[c] > reachsum[best]) {
                    best = c;
                }
            }

            char map2[19][19];
            memcpy(map2, map, sizeof(map));

            int temp = best;
            for(c = 0; c < 6; c++){

                if(c != best){

                    apply(c + '1');

                    memset(reach, 0, sizeof reach);
                    memset(reachsum, 0, sizeof reachsum);
                    calcreach(true, 9, 9);
                    if (reachsum[best] == totalsum[best]) {

                        memcpy(map, map2, sizeof(map2));
                        memset(reach, 0, sizeof reach);
                        memset(reachsum, 0, sizeof reachsum);
                        calcreach(true, 9, 9);

                        if(temp == -1)
                            temp = c;
                        else if(reachsum[c] > reachsum[temp])
                            temp = c;
                    }

                    memcpy(map, map2, sizeof(map2));
                    memset(reach, 0, sizeof reach);
                    memset(reachsum, 0, sizeof reachsum);
                    calcreach(true, 9, 9);
                }
            }

outLoop:    answer = (char)(temp + '1');
            fprintf(stepfile, "%c", answer);
            apply(answer);
        } while (++steps);
    }

    fclose(fp);
    fclose(stepfile);

    printf("steps: %zu\n", steps);
    return 0;
}

Java - 2,610,797 4,780,841 pasos

(Fill-Bug solucionado, la puntuación ahora es dramáticamente peor -_-)

Este es mi envío de algoritmo de referencia básico, simplemente hace un histograma de los cuadrados en los bordes del área pintada y pinta con el color más común. Corre los 100k en un par de minutos.

Obviamente no ganará, pero ciertamente no es el último. Probablemente haré otra presentación para cosas inteligentes. Siéntase libre de usar este algoritmo como punto de partida.

Descomente las líneas comentadas para la salida completa. El valor predeterminado es imprimir el número de pasos dados.

import java.io.*;
import java.util.*;

public class PainterAI {

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        int totalSteps = 0, numSolved = 0;

        char[] board = new char[361];
        Scanner s = new Scanner(new File("floodtest"));
        long startTime = System.nanoTime();
        caseloop: while (s.hasNextLine()) {
            for (int l = 0; l < 19; l++) {
                String line = s.nextLine();
                if (line.isEmpty())
                    continue caseloop;
                System.arraycopy(line.toCharArray(), 0, board, l * 19, 19);
            }

            List<Character> colorsUsed = new ArrayList<>();
            Stack<Integer> nodes = new Stack<>();

            for (;; totalSteps++) {
                char p = board[180];
                int[] occurrences = new int[7];
                nodes.add(180);
                int numToPaint = 0;
                while (!nodes.empty()) {
                    int n = nodes.pop();
                    if (n < 0 || n > 360)
                        continue;
                    if (board[n] == p) {
                        board[n] = 48;
                        numToPaint++;
                        if (n % 19 > 0)
                            nodes.push(n - 1);
                        if(n%19<18)
                            nodes.push(n + 1);
                        if(n/19>0)
                            nodes.push(n - 19);
                        if(n/19<18)
                            nodes.push(n + 19);
                    } else
                        occurrences[board[n] - 48]++;
                }
                if (numToPaint == 361)
                    break;
                char mostFrequent = 0;
                int times = -1;
                for (int i = 1; i < 7; i++)
                    if (occurrences[i] > times) {
                        times = occurrences[i];
                        mostFrequent = (char) (i + 48);
                    }
                for (int i = 0; i < 361; i++)
                    if (board[i] == 48)
                        board[i] = mostFrequent;
                //colorsUsed.add(mostFrequent);
            }
            numSolved++;

            /*String out = "";
            for (Character c : colorsUsed)
                out += c;
            System.out.println(out); //print output*/
        }
        s.close();
        System.out.println("Total steps to solve all cases: " + totalSteps);
        System.out.printf("\nSolved %d test cases in %.2f seconds", numSolved, (System.nanoTime() - startTime) / 1000000000.);
    }
}

Golf a 860 caracteres (sin incluir las nuevas líneas para formatear), pero podría reducirse más si tuviera ganas de probar:

import java.io.*;import java.util.*;class P{
public static void main(String[]a)throws Exception{int t=0;char[]b=new char[361];
Scanner s=new Scanner(new File("floodtest"));c:while(s.hasNextLine()){
for(int l=0;l<19;l++){String L=s.nextLine();if(L.isEmpty())continue c;
System.arraycopy(L.toCharArray(),0,b,l*19,19);}List<Character>u=new ArrayList<>();
Stack<Integer>q=new Stack<>();for(int[]o=new int[7];;t++){char p=b[180];q.add(180);
int m=0;while(!q.empty()){int n=q.pop();if(n<0|n>360)continue;if(b[n]==p){b[n]=48;m++;
if(n%19>0)q.add(n-1);if(n%19<18)q.add(n+1);if(n/19>0)q.add(n-19);if(n/19<18)
q.add(n+19);}else o[b[n]-48]++;}if(m==361)break;
char f=0;int h=0;for(int i=1;i<7;i++)if(o[i]>h){h=o[i];f=(char)(i+48);}
for(int i=0;i<361;i++)if(b[i]==48)b[i]=f;u.add(f);}String y="";for(char c:u)y+=c;
System.out.println(y);}s.close();System.out.println("Steps: "+t);}}

Haskell - 2,475,056 escalones

El algoritmo es similar al sugerido por MrBackend en los comentarios. La diferencia es: su sugerencia encuentra el camino más barato hacia el cuadrado de mayor costo, la mía reduce con avidez la excentricidad del gráfico en cada paso.

import Data.Array
import qualified Data.Map as M
import Data.Word
import Data.List
import Data.Maybe
import Data.Function (on)
import Data.Monoid
import Control.Arrow
import Control.Monad (liftM)
import System.IO
import System.Environment
import Control.Parallel.Strategies
import Control.DeepSeq

type Grid v = Array (Word8,Word8) v

main = do
  (ifn:_) <- getArgs
  hr <- openFile ifn ReadMode
  sp <- liftM parseFile $ hGetContents hr
  let (len,sol) = turns (map solve sp `using` parBuffer 3 (evalList rseq))
  putStrLn $ intercalate "\n" $ map (concatMap show) sol
  putStrLn $ "\n\nTotal turns: " ++ (show len)

turns :: [[a]] -> (Integer,[[a]])
turns l = rl' 0 l where
  rl' c [] = (c,[])
  rl' c (k:r) = let
   s = c + genericLength k
   (s',l') = s `seq` rl' s r
   in (s',k:l')

centrepoint :: Grid v -> (Word8,Word8)
centrepoint g = let
  ((x0,y0),(x1,y1)) = bounds g
  med l h = let t = l + h in t `div` 2 + t `mod` 2
  in (med x0 x1, med y0 y1)

neighbours :: Grid v -> (Word8,Word8) -> [(Word8,Word8)]
neighbours g (x,y) = filter
  (inRange $ bounds g)
  [(x,y+1),(x+1,y),(x,y-1),(x-1,y)]

areas :: Eq v => Grid v -> [[(Word8,Word8)]]
areas g = p $ indices g where
  p [] = []
  p (a:r) = f : p (r \\ f) where
    f = s g [a] []
s g [] _ = []
s g (h:o) v = let
  n = filter (((==) `on` (g !)) h) $ neighbours g h
  in h : s g ((n \\ (o ++ v)) ++ o) (h : v)

applyFill :: Eq v => v -> Grid v -> Grid v
applyFill c g = g // (zip fa $ repeat c) where
  fa = s g [centrepoint g] []

solve g = solve' gr' where
  aa = areas g
  cp = centrepoint g
  ca = head $ head $ filter (elem cp) aa
  gr' = M.fromList $ map (
    \r1 -> (head r1, map head $ filter (
      \r2 -> head r1 /= head r2 &&
        (not $ null $ intersect (concatMap (neighbours g) r1) r2)
     ) aa
    )
   ) aa
  solve' gr
    | null $ tail $ M.keys $ gr = []
    | otherwise = best : solve' ngr where
      djk _ [] = []
      djk v ((n,q):o) = (n,q) : djk (q:v) (
        o ++ zip (repeat (n+1))
        ((gr M.! q) \\ (v ++ map snd o))
       )
      dout = djk [] [(0,ca)]
      din = let
        m = maximum $ map fst dout
        s = filter ((== m) . fst) dout
        in djk [] s
      rc = filter (flip elem (gr M.! ca) . snd) din
      frc = let
        m = minimum $ map fst rc
        in map snd $ filter ((==m) . fst) rc
      msq = concat $ filter (flip elem frc . head) aa
      clr = map (length &&& head) $ group $ sort $ map (g !) msq
      best = snd $ maximumBy (compare `on` fst) clr
      ngr = let
        ssm = filter ((== best) . (g !)) $ map snd rc
        sml = (concatMap (gr M.!) ssm)
        ncl = ((gr M.! ca) ++ sml) \\ (ca : ssm)
        brk = M.insert ca ncl $ M.filterWithKey (\k _ ->
          (not . flip elem ssm) k
         ) gr
        in M.map 
          (\l -> nub $ map (\e -> if e `elem` ssm then ca else e) l)
          brk


parseFile :: String -> [Grid Word8]
parseFile f = map mk $ filter (not . null . head) $ groupBy ((==) `on` null) $
  map (map ((read :: String -> Word8) . (:[]))) $ lines f where
    mk :: [[Word8]] -> Grid Word8
    mk m = let
      w = fromIntegral (length $ head m) - 1
      h = fromIntegral (length m) - 1
      in array ((0,0),(w,h)) [ ((x,y),v) |
        (y,l) <- zip [h,h-1..] m,
        (x,v) <- zip [0..] l
       ]

showGrid :: Grid Word8 -> String
showGrid g = intercalate "\n" l where
  l = map sl $ groupBy ((==) `on` snd) $
    sortBy ((flip (compare `on` snd)) <> (compare `on` fst)) $
    indices g
  sl = intercalate " " . map (show . (g !))

testsolve = do
  hr <- openFile "floodtest" ReadMode
  sp <- liftM (head . parseFile) $ hGetContents hr
  let
   sol = solve sp
   a = snd $ mapAccumL (\g s -> let g' = applyFill s g in (g',g')) sp sol
  sequence_ $ map (\g -> putStrLn (showGrid g) >> putStrLn "\n") a

C # - 2,383,569

Es un recorrido profundo de posibles soluciones que elige aproximadamente el camino de la mejor mejora (similar / igual que la entrada C de Herjan), excepto que invirtí hábilmente el orden de generación de soluciones candidatas después de ver que Herjan publicó los mismos números. Sin embargo, lleva más de 12 horas para correr.

class Solver
{
    static void Main()
    {
        int depth = 3;
        string text = File.ReadAllText(@"C:\TEMP\floodtest.txt");
        text = text.Replace("\n\n", ".").Replace("\n", "");
        int count = 0;
        string[] tests = text.Split(new char[] { '.' }, StringSplitOptions.RemoveEmptyEntries);
        for (int i = 0; i < tests.Length; i++)
        {
            Solver s = new Solver(tests[i]);
            string k1 = s.solve(depth);
            count += k1.Length;
            Console.WriteLine(((100 * i) / tests.Length) + " " + i + " " + k1.Length + " " + count + " " + k1);
        }
        Console.WriteLine(count);
    }

    public readonly int MAX_DIM;
    public char[] board;
    public Solver(string prob)
    {
        board = read(prob);
        MAX_DIM = (int)Math.Sqrt(board.Length);
    }

    public string solve(int d)
    {
        var sol = "";
        while (score(eval(copy(board), sol)) != board.Length)
        {
            char[] b = copy(board);
            eval(b, sol);

            var canidates = new List<string>();
            buildCanidates("", canidates, d);
            var best = canidates.Select(c => new {score = score(eval(copy(b), c)), sol = c}).ToList().OrderByDescending(t=>t.score).ThenBy(v => v.sol.Length).First();
            sol = sol + best.sol[0];
        }
        return sol;
    }

    public void buildCanidates(string b, List<string> r, int d)
    {
        if(b.Length>0)
            r.Add(b);
        if (d > 0)
        {
            r.Add(b);
            for (char i = '6'; i >= '1'; i--)
                if(b.Length == 0 || b[b.Length-1] != i)
                    buildCanidates(b + i, r, d - 1);
        }
    }

    public char[] read(string s)
    {
        return s.Where(c => c >= '0' && c <= '9').ToArray();
    }

    public void print(char[] b)
    {
        for (int i = 0; i < MAX_DIM; i++)
        {
            for(int j=0; j<MAX_DIM; j++)
                Console.Write(b[i*MAX_DIM+j]);
            Console.WriteLine();
        }
        Console.WriteLine();
    }

    public char[] copy(char[] b)
    {
        char[] n = new char[b.Length];
        for (int i = 0; i < b.Length; i++)
            n[i] = b[i];
        return n;
    }

    public char[] eval(char[] b, string sol)
    {
        foreach (char c in sol)
            eval(b, c);
        return b;
    }

    public void eval(char[] b, char c)
    {
        foreach (var l in flood(b))
            b[l] = c;
    }

    public int score(char[] b)
    {
        return flood(b).Count;
    }

    public List<int> flood(char[] b)
    {
        int start = (MAX_DIM * (MAX_DIM / 2)) + (MAX_DIM / 2);
        var check = new List<int>(MAX_DIM * MAX_DIM);
        bool[] seen = new bool[b.Length];
        var hits = new List<int>(MAX_DIM*MAX_DIM);

        check.Add(start);
        seen[start]=true;
        char target = b[start];

        int at = 0;
        while (at<check.Count)
        {
            int toCheck = check[at++];
            if (b[toCheck] == target)
            {
                addNeighbors(check, seen, toCheck);
                hits.Add(toCheck);
            }
        }
        return hits;
    }

    public void addNeighbors(List<int> check, bool[] seen, int loc)
    {
        int x = loc / MAX_DIM;
        int y = loc % MAX_DIM;
        addNeighbor(check, seen, x, y - 1);
        addNeighbor(check, seen, x, y + 1);
        addNeighbor(check, seen, x - 1, y);
        addNeighbor(check, seen, x + 1, y);
    }

    public void addNeighbor(List<int> check, bool[] seen, int x, int y)
    {
        if (x >= 0 && x < MAX_DIM && y >= 0 && y < MAX_DIM)
        {
            int l = (x * MAX_DIM) + y;
            if (!seen[l])
            {
                seen[l] = true;
                check.Add(l);
            }
        }
    }
}

Java - 2,403,189

BUILD SUCCESSFUL (total time: 220 minutes 15 seconds)

Se suponía que este era mi intento de una fuerza bruta. ¡Pero! Mi primera implementación de la "mejor" opción de profundidad única arrojó:

2,589,328 - BUILD SUCCESSFUL (total time: 3 minutes 11 seconds)

El código utilizado para ambos es el mismo con la fuerza bruta que almacena una "instantánea" de los otros movimientos posibles y ejecuta el algoritmo sobre todos ellos.

• Cuestiones

Si se ejecuta con el enfoque de "paso múltiple", se producirán fallas aleatorias. Configuré las primeras 100 entradas de rompecabezas en una prueba unitaria y puedo lograr un pase del 100% pero no el 100% del tiempo. Para compensar, acabo de rastrear el número actual del rompecabezas en el momento de falla y comencé un nuevo hilo retomando donde quedó el último. Cada hilo escribió sus respectivos resultados en un archivo. El grupo de archivos se condensó en un solo archivo.

• Enfoque

Noderepresenta un mosaico / cuadrado del tablero y almacena una referencia a todos sus vecinos Realizar un seguimiento de tres Set<Node>variables: Remaining, Painted, Targets. Cada iteración miraTargets agrupar todos los candidatenodos por valor, seleccionando target valueel número de nodos "afectados". Estos nodos afectados se convierten en objetivos para la próxima iteración.

La fuente se distribuye en muchas clases y los fragmentos no son muy significativos fuera del contexto del conjunto. Mi fuente se puede navegar a través de GitHub . También me metí con un demostración de JSFiddle para la visualización.

Sin embargo, mi método de caballo de batalla de Solver.java:

public void flood() {

 final Data data = new Data();
 consolidateCandidates(data, targets);

 input.add(data.getTarget());

 if(input.size() > SolutionRepository.getInstance().getThreshold()){
  //System.out.println("Exceeded threshold: " + input.toString());
  cancelled = true;
 }
 paintable.addAll(data.targets());
 remaining.removeAll(data.targets());

 if(!data.targets().isEmpty()){
  targets = data.potentialTargets(data.targets(), paintable);

  data.setPaintable(paintable);
  data.setRemaining(remaining);
  data.setInput(input);

  SolutionRepository.getInstance().addSnapshot(data, input);
 }
}

C # - 2,196,462 2,155,834

Este es efectivamente el mismo enfoque de 'buscar el mejor descendiente' que mi otro solucionador, pero con algunas optimizaciones que apenas, con paralelismo, le permiten llegar a la profundidad 5 en poco menos de 10 horas. En el curso de la prueba, también encontré un error en el original, de modo que el algoritmo ocasionalmente tomaría rutas ineficientes hacia el estado final (no contaba la profundidad de los estados con puntaje = 64; descubierto mientras jugaba con resultados de profundidad = 7).

La principal diferencia entre este y el solucionador anterior es que mantiene los estados del juego de inundación en la memoria, por lo que no tiene que regenerar 6 ^ 5 estados. Según el uso de la CPU durante la ejecución, estoy bastante seguro de que esto se ha movido del límite de la CPU al ancho de banda de la memoria. Gran diversión. Tantos pecados.

Editar: por razones, el algoritmo de profundidad 5 no siempre produce el mejor resultado. Para mejorar el rendimiento, hagamos profundidad 5 ... y 4 ... y 3 y 2 y 1, y veamos cuál es el mejor. Se afeitó otros 40k movimientos. Como la profundidad 5 es la mayor parte del tiempo, agregar 4 a 1 solo aumenta el tiempo de ejecución de ~ 10 horas a ~ 11 horas. ¡Hurra!

using System;
using System.Diagnostics;
using System.IO;
using System.Linq;
using System.Collections.Generic;

public class Program
{
    static void Main()
    {
        int depth = 5;
        string text = File.ReadAllText(@"C:\TEMP\floodtest.txt");
        text = text.Replace("\n\n", ".").Replace("\n", "");
        int count = 0;
        string[] tests = text.Split(new [] { '.' }, StringSplitOptions.RemoveEmptyEntries);

        Stopwatch start = Stopwatch.StartNew();

        const int parChunk = 16*16;
        for (int i = 0; i < tests.Length; i += parChunk)
        {
            //did not know that parallel select didn't respect order
            string[] sols = tests.Skip(i).Take(parChunk).AsParallel().Select((t, idx) => new { s = new Solver2(t).solve(depth), idx}).ToList().OrderBy(v=>v.idx).Select(v=>v.s).ToArray();
            for (int j = 0; j < sols.Length; j++)
            {
                string k1 = sols[j];
                count += k1.Length;
                int k = i + j;
                int estimate = (int)((count*(long)tests.Length)/(k+1));
                Console.WriteLine(k + "\t" + start.Elapsed.TotalMinutes.ToString("F2") + "\t" + count + "\t" + estimate + "\t" + k1.Length + "\t" + k1);
            }
        }
        Console.WriteLine(count);
    }
}

public class Solver2
{
    public readonly int MAX_DIM;
    public char[] board;
    public Solver2(string prob)
    {
        board = read(prob);
        MAX_DIM = (int)Math.Sqrt(board.Length);
    }

    public string solve(int d)
    {
        string best = null;
        for (int k = d; k >= 1; k--)
        {
            string c = subSolve(k);
            if (best == null || c.Length < best.Length)
                best = c;
        }
        return best;
    }

    public string subSolve(int d)
    {
        State current = new State(copy(board), '\0', flood(board));
        var sol = "";

        while (current.score != board.Length)
        {
            State nextState = subSolve(current, d);
            sol = sol + nextState.key;
            current = nextState;
        }
        return sol;
    }

    public State subSolve(State baseState, int d)
    {
        if (d == 0)
            return baseState;
        if (!baseState.childrenGenerated)
        {
            for (int i = 0; i < baseState.children.Length; i++)
            {
                if (('1' + i) == baseState.key) continue; //no point in even eval'ing
                char[] board = copy(baseState.board);
                foreach(int idx in baseState.flood)
                    board[idx] = (char)('1' + i);
                List<int> f = flood(board);
                if (f.Count != baseState.score)
                    baseState.children[i] = new State(board, (char)('1' + i), f);
            }
            baseState.childrenGenerated = true;
        }
        State bestState = null;

        for (int i = 0; i < baseState.children.Length; i++)
            if (baseState.children[i] != null)
            {
                State bestChild = subSolve(baseState.children[i], d - 1);
                baseState.children[i].bestChildScore = bestChild.bestChildScore;
                if (bestState == null || bestState.bestChildScore < bestChild.bestChildScore)
                    bestState = baseState.children[i];
            }
        if (bestState == null || bestState.bestChildScore == baseState.score)
        {
            if (baseState.score == baseState.board.Length)
                baseState.bestChildScore = baseState.score*(d + 1);
            return baseState;
        }
        return bestState;
    }

    public char[] read(string s)
    {
        return s.Where(c => c >= '1' && c <= '6').ToArray();
    }

    public char[] copy(char[] b)
    {
        char[] n = new char[b.Length];
        for (int i = 0; i < b.Length; i++)
            n[i] = b[i];
        return n;
    }

    public List<int> flood(char[] b)
    {
        int start = (MAX_DIM * (MAX_DIM / 2)) + (MAX_DIM / 2);
        var check = new List<int>(MAX_DIM * MAX_DIM);
        bool[] seen = new bool[b.Length];
        var hits = new List<int>(MAX_DIM * MAX_DIM);

        check.Add(start);
        seen[start] = true;
        char target = b[start];

        int at = 0;
        while (at < check.Count)
        {
            int toCheck = check[at++];
            if (b[toCheck] == target)
            {
                addNeighbors(check, seen, toCheck);
                hits.Add(toCheck);
            }
        }
        return hits;
    }

    public void addNeighbors(List<int> check, bool[] seen, int loc)
    {
        //int x = loc / MAX_DIM;
        int y = loc % MAX_DIM;

        if(loc+MAX_DIM < seen.Length)
            addNeighbor(check, seen, loc+MAX_DIM);
        if(loc-MAX_DIM >= 0)
            addNeighbor(check, seen, loc-MAX_DIM);
        if(y<MAX_DIM-1)
            addNeighbor(check, seen, loc+1);
        if (y > 0)
            addNeighbor(check, seen, loc-1);
    }

    public void addNeighbor(List<int> check, bool[] seen, int l)
    {
        if (!seen[l])
        {
            seen[l] = true;
            check.Add(l);
        }
    }
}

public class State
{
    public readonly char[] board;
    public readonly char key;
    public readonly State[] children = new State[6];
    public readonly List<int> flood; 
    public readonly int score;
    public bool childrenGenerated;
    public int bestChildScore;
    public State(char[] board, char k, List<int> flood)
    {
        this.board = board;
        key = k;
        this.flood = flood;
        score = flood.Count;
        bestChildScore = score;
    }
}

Delphi XE3 2,979,145 pasos

Ok, este es mi intento. Llamo a la parte cambiante un blob, cada turno hará una copia de la matriz y probaré todos los colores posibles para ver qué color dará el blob más grande.

Ejecuta todos los rompecabezas en 3 horas y 6 minutos.

program Main;

{$APPTYPE CONSOLE}

{$R *.res}

uses
  SysUtils,
  Classes,
  Generics.Collections,
  math,
  stopwatch in 'stopwatch.pas';

type
  myArr=array[0..1]of integer;
const
  MaxSize=19;
  puzLoc='here is my file';
var
  L:TList<TList<integer>>;
  puzzles:TStringList;
  sc:TList<myArr>;
  a:array[0..MaxSize-1,0..MaxSize-1] of Integer;
  aTest:array[0..MaxSize-1,0..MaxSize-1] of Integer;
  turns,midCol,sX,sY,i:integer;
  currBlob,biggestBlob,ColorBigBlob:integer;
  sTurn:string='';
  GLC:integer=0;

procedure FillArrays;
var
  ln,x,y:integer;
  puzzle:TStringList;
begin
  sc:=TList<myArr>.Create;
  puzzle:=TStringList.Create;    
  while puzzle.Count<19 do
  begin
    if puzzles[GLC]='' then
    begin
      inc(GLC);
      continue
    end
    else
      puzzle.Add(puzzles[GLC]);
    inc(GLC)
  end;    
  for y:=0to MaxSize-1do
    for x:=0to MaxSize-1do
      a[y][x]:=Ord(puzzle[y][x+1])-48;
  puzzle.Free;
end;
function CreateArr(nx,ny:integer):myArr;
begin
  Result[1]:=nx;
  Result[0]:=ny;
end;

procedure CreateBlob;
var
  tst:myArr;
  n,tx,ty:integer;
  currColor:integer;
begin
  n:=0;
  sc.Clear;
  currColor:=a[sy][sx];
  sc.Add(CreateArr(sx,sy));
  repeat
    tx:=sc[n][1];
    ty:=sc[n][0];
    if tx>0 then
      if a[ty][tx-1]=currColor then
      begin
        tst:=CreateArr(tx-1,ty);
        if not sc.Contains(tst)then
          sc.Add(tst);
      end;
    if tx<MaxSize-1 then
      if a[ty][tx+1]=currColor then
      begin
        tst:=CreateArr(tx+1,ty);
        if not sc.Contains(tst)then
          sc.Add(tst);
      end;
    if ty>0 then
      if a[ty-1][tx]=currColor then
      begin
        tst:=CreateArr(tx,ty-1);
        if not sc.Contains(tst)then
          sc.Add(tst);
      end;
    if ty<MaxSize-1 then
      if a[ty+1][tx]=currColor then
      begin
        tst:=CreateArr(tx,ty+1);
        if not sc.Contains(tst)then
          sc.Add(tst);
      end;
    inc(n);
  until (n=sc.Count);
end;

function BlobSize:integer;
var
  L:TList<myArr>;
  tst:myArr;
  n,currColor,tx,ty:integer;
begin
  n:=0;
  L:=TList<myArr>.Create;
  currColor:=aTest[sy][sx];
  L.Add(CreateArr(sx,sy));

  repeat
    tx:=L[n][1];
    ty:=L[n][0];
    if tx>0then
      if aTest[ty][tx-1]=currColor then
      begin
        tst:=CreateArr(tx-1,ty);
        if not L.Contains(tst)then
          L.Add(tst);
      end;
    if tx<MaxSize-1then
      if aTest[ty][tx+1]=currColor then
      begin
        tst:=CreateArr(tx+1,ty);
        if not L.Contains(tst)then
          L.Add(tst);
      end;
    if ty>0then
      if aTest[ty-1][tx]=currColor then
      begin
        tst:=CreateArr(tx,ty-1);
        if not L.Contains(tst)then
          L.Add(tst);
      end;
    if ty<MaxSize-1then
      if aTest[ty+1][tx]=currColor then
      begin
        tst:=CreateArr(tx,ty+1);
        if not L.Contains(tst)then
          L.Add(tst);
      end;
    inc(n);
  until n=l.Count;
  Result:=L.Count;
  L.Free;
end;

function AllsameColor(c:integer):boolean;
var
  cy,cx:integer;
begin
  Result:=true;
  for cy:=0to MaxSize-1do
    for cx:=0to MaxSize-1do
      if a[cy][cx]=c then
        continue
      else
        exit(false);
end;
procedure ChangeColors(old,new:integer; testing:boolean=false);
var
  i,j:integer;
  tst:myArr;
begin
  if testing then
  begin
    for i:= 0to MaxSize-1do
      for j:= 0to MaxSize-1do
        aTest[i][j]:=a[i][j];    
    for I:=0to sc.Count-1do
    begin
      tst:=sc[i];
      aTest[tst[0]][tst[1]]:=new;
    end;
  end
  else
  begin
    for I:=0to sc.Count-1do
    begin
      tst:=sc[i];
      a[tst[0]][tst[1]]:=new;
    end;
  end;
end;
var
  sw, swTot:TStopWatch;
  solved:integer=0;
  solutions:TStringList;
  steps:integer;
  st:TDateTime;
begin          
  st:=Now;
  writeln(FormatDateTime('hh:nn:ss',st));
  solutions:=TStringList.Create;
  puzzles:=TStringList.Create;
  puzzles.LoadFromFile(puzLoc);
  swTot:=TStopWatch.Create(true);
  turns:=0;
  repeat
    sTurn:='';    
    FillArrays;
    sX:=Round(Sqrt(MaxSize))+1;
    sY:=sX;    
    repeat
      biggestBlob:=0;
      ColorBigBlob:=0;
      midCol:=a[sy][sx];
      CreateBlob;
      for I:=1to 6do
      begin
        if I=midCol then continue;    
        ChangeColors(midCol,I,true);
        currBlob:=BlobSize;
        if currBlob>biggestBlob then
        begin
          biggestBlob:=currBlob;
          ColorBigBlob:=i;
        end;
      end;
      ChangeColors(midCol,ColorBigBlob);
      inc(turns);
      if sTurn='' then
        sTurn:=IntToStr(ColorBigBlob)
      else
        sTurn:=sTurn+', '+IntToStr(ColorBigBlob);
    until AllsameColor(a[sy][sx]);
    solutions.Add(sTurn);
    inc(solved);
    if solved mod 100=0then
      writeln(Format('Solved %d puzzles || %s',[solved,FormatDateTime('hh:nn:ss',Now-st)]));    
  until GLC>=puzzles.Count-1;    
  swTot.Stop;
  WriteLn(Format('solving these puzzles took %d',[swTot.Elapsed]));
  writeln(Format('Total moves: %d',[turns]));
  solutions.SaveToFile('save solutions here');
  readln;
end.

Pensando en un método de retroceso de fuerza bruta también.
Quizás divertido para este fin de semana ^^

Javascript / node.js - 2,588,847

Algoritmo es un poco diferente a la mayoría aquí, ya que utiliza regiones precalculadas y estados de diferencia entre los cálculos. Aquí se ejecuta en menos de 10 minutos si le preocupa la velocidad debido a javascript.

var fs = require('fs')


var file = fs.readFileSync('floodtest','utf8');
var boards = file.split('\n\n');
var linelength  = boards[0].split('\n')[0].length;
var maxdim = linelength* linelength;


var board = function(info){
    this.info =[];
    this.sameNeighbors = [];
    this.differentNeighbors = [];
    this.samedifferentNeighbors = [];
    for (var i = 0;i <info.length;i++ ){
        this.info.push(info[i]|0);
    };

    this.getSameAndDifferentNeighbors();
}

board.prototype.getSameAndDifferentNeighbors = function(){
    var self = this;
    var info = self.info;
    function getSameNeighbors(i,value,sameneighbors,diffneighbors){

        var neighbors = self.getNeighbors(i);
        for(var j =0,nl = neighbors.length; j< nl;j++){
            var index = neighbors[j];
            if (info[index]  === value ){
                if( sameneighbors.indexOf(index) === -1){
                    sameneighbors.push(index);
                    getSameNeighbors(index,value,sameneighbors,diffneighbors);
                }
            }else if( diffneighbors.indexOf(index) === -1){
                    diffneighbors.push(index);
            }
        } 

    }


    var sneighbors = [];
    var dneighbors = [];
    var sdneighbors = [];

    for(var i= 0,l= maxdim;i<l;i++){
        if (sneighbors[i] === undefined){
            var sameneighbors = [i];
            var diffneighbors = [];
            getSameNeighbors(i,info[i],sameneighbors,diffneighbors);
            for (var j = 0; j<sameneighbors.length;j++){
                var k = sameneighbors[j];
                sneighbors[k] = sameneighbors;
                dneighbors[k] = diffneighbors;
            } 
        }

    }

    for(var i= 0,l= maxdim;i<l;i++){
        if (sdneighbors[i] === undefined){
            var value = [];
            var dni = dneighbors[i];
            for (var j = 0,dnil = dni.length; j<dnil;j++){
                var dnij = dni[j];
                var sdnij = sneighbors[dnij];
                for(var k = 0,sdnijl = sdnij.length;k<sdnijl;k++){
                    if (value.indexOf(sdnij[k])=== -1){
                        value.push(sdnij[k]);
                    }
                }
            };
            var sni = sneighbors[i];
            for (var j=0,snil = sni.length;j<snil;j++){
                sdneighbors[sni[j]] = value;
            };
        };
    }
    this.sameNeighbors = sneighbors;
    this.differentNeighbors =  dneighbors;
    this.samedifferentNeighbors =sdneighbors;

}

board.prototype.getNeighbors = function(i){
        var returnValue = [];

        var index = i-linelength;
        if (index >= 0){
            returnValue.push(index);
        }

        index = i+linelength;
        if (index < maxdim){

            returnValue.push(index);
        }

        index = i-1;

        if (index >= 0 && index/linelength >>> 0 === i/linelength  >>> 0){
            returnValue.push(index);
        }
        index = i+1;
        if (index/linelength >>> 0 === i/linelength >>> 0){
            returnValue.push(index);
        }

        if (returnValue.indexOf(-1) !== -1){
            console.log(i,parseInt(index/linelength,10),parseInt(i/linelength,10));
        } 
        return returnValue 
}

board.prototype.solve = function(){
    var i,j;
    var info = this.info;
    var sameNeighbors = this.sameNeighbors;
    var samedifferentNeighbors = this.samedifferentNeighbors;
    var middle = 9*19+9;
    var maxValues = [];

    var done = {};
    for (i=0; i<sameNeighbors[middle].length;i++){
        done[sameNeighbors[middle][i]] = true;
    }
    var usefullNeighbors = [[],[],[],[],[],[],[]];
    var diff = [];
    var count = [0];

    count[1] = 0;
    count[2] = 0;
    count[3] = 0;
    count[4] = 0;
    count[5] = 0;
    count[6] = 0;

    var addusefullNeighbors = function(index,diff){

        var indexsamedifferentNeighbors =samedifferentNeighbors[index];
        for (var i=0;i < indexsamedifferentNeighbors.length;i++){
            var is = indexsamedifferentNeighbors[i];
            var value = info[is];
            if (done[is] === undefined && usefullNeighbors[value].indexOf(is) === -1){
                usefullNeighbors[value].push(is);
                diff.push(value);
            }

        }
    }
    addusefullNeighbors(middle,diff);


    while(  usefullNeighbors[1].length > 0 || usefullNeighbors[2].length > 0 ||
            usefullNeighbors[3].length > 0 || usefullNeighbors[4].length > 0 ||
            usefullNeighbors[5].length > 0 || usefullNeighbors[6].length > 0 ){
        for (i=0;i < diff.length;i++){ 
            count[diff[i]]++;
        };
        var maxValue = count.indexOf(Math.max.apply(null, count));
        diff.length = 0;
        var used = usefullNeighbors[maxValue];
        for (var i=0,ul = used.length;i < ul;i++){
            var index = used[i];
            if (info[index] === maxValue){
                done[index] = true;
                addusefullNeighbors(index,diff);
            }
        }
        used.length = 0;
        count[maxValue] = 0;


        maxValues.push(maxValue);
    }
    return maxValues.join("");
};
var solved = [];
var start = Date.now();
for (var boardindex =0;boardindex < boards.length;boardindex++){ 
    var b = boards[boardindex].replace(/\n/g,'').split('');
    var board2 = new board(b);
    solved.push(board2.solve());
};
var diff = Date.now()-start;
console.log(diff,boards.length);
console.log(solved.join('').length);
console.log("end");

fs.writeFileSync('solution.txt',solved.join('\n'),'utf8');

Código C que garantiza encontrar una solución óptima por simple fuerza bruta. Funciona para cuadrículas de tamaño arbitrario y todas las entradas. Tarda mucho, mucho tiempo en ejecutarse en la mayoría de las cuadrículas.

El relleno de inundación es extremadamente ineficiente y depende de la recursividad. Es posible que deba aumentar su pila si es muy pequeña. El sistema de fuerza bruta utiliza una cuerda para contener los números y un simple complemento con transporte para recorrer todas las opciones posibles. Esto también es extremadamente ineficiente, ya que repite la mayoría de los pasos miles de millones de veces.

Desafortunadamente, no pude probarlo en todos los casos de prueba, ya que moriré de vejez antes de que termine.

#include <stdio.h>
#include <string.h>


#define GRID_SIZE       19

char grid[GRID_SIZE][GRID_SIZE] = { {3,3,5,4,1,3,4,1,5,3,3,5,4,1,3,4,1,5},
                                    {5,1,3,4,1,1,5,2,1,3,3,5,4,1,3,4,1,5},
                                    {6,5,2,3,4,3,3,4,3,3,3,5,4,1,3,4,1,5},
                                    {4,4,4,5,5,5,4,1,4,3,3,5,4,1,3,4,1,5},
                                    {6,2,5,3,3,1,1,6,6,3,3,5,4,1,3,4,1,5},
                                    {5,5,1,2,5,2,6,6,3,3,3,5,4,1,3,4,1,5},
                                    {6,1,1,5,3,6,2,3,6,3,3,5,4,1,3,4,1,5},
                                    {1,2,2,4,5,3,5,1,2,3,3,5,4,1,3,4,1,5},
                                    {3,6,6,1,5,1,3,2,4,3,3,5,4,1,3,4,1,5} };
char grid_save[GRID_SIZE][GRID_SIZE];

char test_grids[6][GRID_SIZE][GRID_SIZE];

void flood_fill(char x, char y, char old_colour, char new_colour)
{
    if (grid[y][x] == new_colour)
        return;

    grid[y][x] = new_colour;

    if (y > 0)
    {
        if (grid[y-1][x] == old_colour)
            flood_fill(x, y-1, old_colour, new_colour);
    }
    if (y < GRID_SIZE - 1)
    {
        if (grid[y+1][x] == old_colour)
            flood_fill(x, y+1, old_colour, new_colour);
    }

    if (x > 0)
    {
        if (grid[y][x-1] == old_colour)
            flood_fill(x-1, y, old_colour, new_colour);
    }
    if (x < GRID_SIZE - 1)
    {
        if (grid[y][x+1] == old_colour)
            flood_fill(x+1, y, old_colour, new_colour);
    }
}

bool check_grid(void)
{
    for (char i = 0; i < 6; i++)
    {
        if (!memcmp(grid, &test_grids[i][0][0], sizeof(grid)))
            return(true);
    }

    return(false);
}

void inc_string_num(char *s)
{
    char *c;

    c = s + strlen(s) - 1;
    *c += 1;

    // carry
    while (*c > '6')
    {
        *c = '1';
        if (c == s) // first char
        {
            strcat(s, "1");
            return;
        }
        c--;
        *c += 1;
    }
}

void print_grid(void)
{
    char x, y;
    for (y = 0; y < GRID_SIZE; y++)
    {
        for (x = 0; x < GRID_SIZE; x++)
            printf("%d ", grid[y][x]);
        printf("\n");
    }
    printf("\n");
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    // create test grids for comparisons
    for (char i = 0; i < 6; i++)
        memset(&test_grids[i][0][0], i+1, GRID_SIZE*GRID_SIZE);

    char s[256] = "0";
    //char s[256] = "123456123456123455";
    memcpy(grid_save, grid, sizeof(grid));


    print_grid();
    do
    {
        memcpy(grid, grid_save, sizeof(grid));
        inc_string_num(s);

        for (unsigned int i = 0; i < strlen(s); i++)
        {
            flood_fill(4, 4, grid[4][4], s[i] - '0');
        }
    } while(!check_grid());
    print_grid();

    printf("%s\n", s);

    return 0;
}

Por lo que puedo decir, este es el ganador actual. La competencia requiere que:

Su programa debe ser completamente determinista; Se permiten soluciones pseudoaleatorias, pero el programa debe generar la misma salida para el mismo caso de prueba cada vez.

Comprobar

El programa ganador tomará la menor cantidad total de pasos para resolver los 100,000 casos de prueba encontrados en este archivo (archivo de texto comprimido, 14.23 MB). Si dos soluciones toman el mismo número de pasos (por ejemplo, si ambos encontraron la estrategia óptima), el programa más corto ganará.

Como esto siempre encuentra el menor número de pasos para completar cada tablero y ninguno de los otros lo hace, actualmente está por delante. Si alguien puede idear un programa más corto, podría ganar, así que presento la siguiente versión optimizada para el tamaño. La ejecución es un poco más lenta, pero el tiempo de ejecución no es parte de las condiciones ganadoras:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#define A 9
int g[A][A]={{3,3,5,4,1,3,4,1,5},{5,1,3,4,1,1,5,2,1},{6,5,2,3,4,3,3,4,3},{4,4,4,5,5,5,4,1,4},{6,2,5,3,3,1,1,6,6},{5,5,1,2,5,2,6,6,3},{6,1,1,5,3,6,2,3,6},{1,2,2,4,5,3,5,1,2},{3,6,6,1,5,1,3,2,4}};
int s[A][A];
int t[6][A][A];
void ff(int x,int y,int o,int n)
{if (g[y][x]==n)return;g[y][x]=n;if (y>0){if(g[y-1][x]==o)ff(x,y-1,o,n);}if(y<A-1){if(g[y+1][x]==o)ff(x,y+1,o,n);}if(x>0){if (g[y][x-1] == o)ff(x-1,y,o,n);}if(x<A-1){if(g[y][x+1]==o)ff(x+1,y,o,n);}}
bool check_g(void)
{for(int i=0;i<6;i++){if(!memcmp(g,&t[i][0][0],sizeof(g)))return(true);}return(0);}
void is(char*s){char*c;c=s+strlen(s)-1;*c+=1;while(*c>'6'){*c='1';if (c==s){strcat(s,"1");return;}c--;*c+=1;}}
void pr(void)
{int x, y;for(y=0;y<A;y++){for(x=0;x<A;x++)printf("%d ",g[y][x]);printf("\n");}printf("\n");}
int main(void)
{for(int i=0;i<6;i++)memset(&t[i][0][0],i+1,A*A);char s[256]="0";memcpy(s,g,sizeof(g));pr();do{memcpy(g,s,sizeof(g));is(s);for(int i=0;i<strlen(s);i++){ff(4,4,g[4][4],s[i]-'0');}}while(!check_g());
pr();printf("%s\n",s);return 0;}