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ドミノタイリングの数え上げ(その2)

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前回の「ドミノタイリングの数え上げ(その1)」ではドミノタイリングを格子グラフに変換してさらにタイル張り問題として数える方法を紹介しました。

この考え方はタイルのパターンを変えるだけで、いくつかの他の問題にも適用できます。今回はそのコードをそのまま利用して以下のOEISの答えを求めていきます。

OEISの題名はかなり分かりづらいので、下で実際に作った例を見てもらったほうが良いかもしれません。

OEIS# 定義
($L_N$は$N \times N$の格子グラフ)
N=2の例
A004003 すべての頂点から辺が1本
$deg(v)=1 \ \ \forall v \in L_N $
A222202 すべての頂点から辺が2本
$deg(v)=2 \ \ \forall v \in L_N $
A216678 すべての頂点から出る辺と入る辺が各々1本 (ループ2なし)
$deg^+(v)=deg^-(v)=1 \ \ \forall v \in L_N$
$(No \ 2loops)$
A216675 すべての頂点から出る辺と入る辺が各々1本 (ループ2あり)
$deg^+(v)=deg^-(v)=1 \ \ \forall v \in L_N $

【A222202】 すべての頂点から辺が2本

4方向の辺から2個を選ぶので以下の6通りです。

TILES = [(1,1,0,0),(0,1,1,0),(0,0,1,1),(1,0,0,1),(1,0,1,0),(0,1,0,1)]   # deg(v) = 2 for all v in Ln)

このデータだけを置き換えてその1で作ったコードを走らせると以下の結果が得られました。

N 組合せの数
2 1
4 18
6 13903
8 360783593
10 303872744726644
12 8217125138015950451626
14 7095967027221343377167292602835
16 195081705501438193439250404333039349462635

N=4の時の18通りは以下の様になります。

image.png

【A216678】 すべての頂点から出る辺と入る辺が各々1本 (ループ2なし)

辺に向きが加わるので上と右を2, 下と左を3で表すと以下の12通りのデータになります。

TILES = [( 0,3,0,3),(3,0,3,0),(0,2,0,2),(2,0,2,0),  # deg+(v) = deg-(v) = 1 for all v in Ln)
	    (3,3,0,0),(0,2,3,0),(0,0,2,2),(2,0,0,3),
	    (2,2,0,0),(0,3,2,0),(0,0,3,3),(3,0,0,2)]

コード自体は変更する必要がなく、以下の結果が得られました。

N 組合せの数
2 2
4 88
6 207408
8 22902801416
10 112398351350823112
12 24075116871728596710774372

N=4の88通りのうち18個を表示します

image.png

【A216675】 すべての頂点から出る辺と入る辺が各々1本 (ループ2あり)

2頂点間のループはドミノタイリングのデータと同じですが区別するために値を4にします。ループ2なしのデータに以下の4つを加えます。

TILES += [(4,0,0,0),(0,4,0,0),(0,0,4,0),(0,0,0,4)]  
N 組合せの数
2 4
4 1296
6 45265984
8 168709341081856
10 66865709036047973991424

N=4の1296通りのうち18個を表示します

image.png

(開発環境:Google Colab)

この考え方はProject Euler Problem 393: Migrating Antsを解くのに役に立ちます。

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