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装箱问题

将若干几何体互不重叠地放入给定容器,并使它们的尺寸或数量尽可能大。本页汇总站内全部装箱题族:每项成绩均由确定性验证器精确复算,每个外部参考值均注明文献出处与最优性证明状态。

题族23
子题1489
仍然开放1374

什么是装箱问题

一道装箱问题由三个要素确定:装入的几何体(等圆、不等圆、可旋转正方形、过原点的直线等)、外部容器(正方形、圆、L 形、十字形、半圆、扇形或三角形),以及优化目标(最大化共同半径、半径之和、共同边长或最小夹角)。当三者固定后,核心难点在于寻找最优几何排布;对于绝大多数规模参数,理论最优解至今仍未确定。

装箱问题具有典型的「验证易、求解难」特征:寻找更优构型往往需要复杂的全局搜索,但检验一组给定坐标是否合法只需毫秒级的确定性计算。任何人都可以提交坐标构型,验证器通过精确整数算术即时给出分数,一旦超越现有纪录即可公开登榜。

装箱、覆盖、散布与能量

几何极值问题常按约束形式分为四类:装箱问题要求几何体互不重叠并最大化尺寸;覆盖问题要求完全遮盖容器且不留空隙,并最小化尺寸;散布问题在容器内放置离散点并最大化最近点对距离;能量问题则最小化所有点对之间的势函数总和。四类问题的目标函数与最优构型各不相同,本页仅收录装箱题族。

机器精确验证机制

每份提交均为一组九位小数坐标。验证器将其转化为精确整数,用 BigInt 判定越界与重叠,不取浮点、不开平方、不做近似比较。同一份答案在任何机器上都会算出完全相同的分数。

页面严格区分两类外部参考值:「已证明最优」代表已有数学证明确认不存在更优排布,达到该值即宣告子题封盘;「已知最好」代表目前公开文献或计算记录中的最佳结果,尚未证明最优,超越它即构成新的突破。所有参考值均附原始文献链接。

P02 · 单位圆内的等圆装箱 · n = 181
P10 · 等圆装入十字形 · n = 12
P57 · 正方形内圆的半径之和 · n = 19

等圆与自由圆

最经典的装箱题族:在给定容器内放入 n 个圆。多数题目固定容器并最大化共同半径;P57 允许各圆半径不同,P66 则同时优化三角形容器的形状。

P01 · 单位正方形内的等圆装箱在单位正方形内放置 n 个互不重叠的等圆,使共同半径尽可能大。
300 个子题 · 269 个开放 · 31 个已完结 · 300 个有已知值
P02 · 单位圆内的等圆装箱在单位圆内放置 n 个互不重叠的等圆,使共同半径尽可能大。
300 个子题 · 285 个开放 · 15 个已完结 · 300 个有已知值
P08 · 等圆装入 L 形在 L 形区域内放置 n 个互不重叠的等圆,使它们的共同半径尽可能大。
15 个子题 · 14 个开放 · 1 个已完结 · 15 个有已知值
P09 · 等圆装入半圆在半径为 1 的半圆内放置 n 个互不重叠的等圆,使它们的共同半径尽可能大。
14 个子题 · 14 个开放 · 0 个已完结 · 14 个有已知值
P10 · 等圆装入十字形在十字形区域内放置 n 个互不重叠的等圆,使它们的共同半径尽可能大。
16 个子题 · 13 个开放 · 3 个已完结 · 3 个有已知值
P11 · 直角三角形内的等圆装箱在两条直角边分别为 1 与 0.75 的直角三角形内放置 n 个互不重叠的等圆,使共同半径尽可能大。
11 个子题 · 8 个开放 · 3 个已完结 · 3 个有已知值
P12 · 2:1 长方形内的等圆装箱在宽 2、高 1 的长方形内放置 n 个互不重叠的等圆,使它们的共同半径尽可能大。
98 个子题 · 94 个开放 · 4 个已完结 · 98 个有已知值
P30 · 等圆装入扇形在半径为 1 的四分之一圆内放置 n 个等圆,使它们的共同半径尽可能大。
14 个子题 · 14 个开放 · 0 个已完结 · 14 个有已知值
P57 · 正方形内圆的半径之和在单位正方形内放 n 个互不重叠的圆,大小随意,使所有半径之和尽可能大。
30 个子题 · 29 个开放 · 1 个已完结 · 2 个有已知值
P66 · 最小面积三角形内的单位圆装箱同时决定三角形的形状与圆的排布,用面积尽可能小的三角形装下 n 个互不重叠的单位圆。
47 个子题 · 47 个开放 · 0 个已完结 · 47 个有已知值
P67 · 周长固定矩形内的可变半径圆在周长固定为 4 的矩形内放置 n 个互不重叠的圆,同时选择矩形长宽比与各圆半径,最大化 n 个圆的半径之和。
28 个子题 · 21 个开放 · 7 个已完结 · 28 个有已知值
P92 · 单位圆内圆的半径之和在半径为 1 的圆盘内放置 n 个半径可独立选取、内部互不重叠的圆,使所有圆的半径之和尽可能大。在 Friedman 的公开表中,同一问题以“最大化总周长”(即半径之和的 2π 倍)登记。
50 个子题 · 48 个开放 · 2 个已完结 · 50 个有已知值
P93 · 正三角形内圆的半径之和在边长为 1 的正三角形内放置 n 个半径可独立选取、内部互不重叠的圆,使所有圆的半径之和尽可能大。在 Friedman 的公开表中,同一问题以“最大化总周长”(即半径之和的 2π 倍)登记。
50 个子题 · 38 个开放 · 12 个已完结 · 30 个有已知值
P94 · 正五边形内圆的半径之和在边长为 1 的正五边形内放置 n 个半径可独立选取、内部互不重叠的圆,使所有圆的半径之和尽可能大。在 Friedman 的公开表中,同一问题以“最大化总周长”(即半径之和的 2π 倍)登记。
50 个子题 · 42 个开放 · 8 个已完结 · 50 个有已知值

半径 1…n 的圆

各圆半径固定为 1, 2, …, n,优化目标是调整圆心排布,将外接容器收缩到最小。

可倾斜的正方形

允许每个正方形自由旋转角度,自由度从单纯的平移位置扩展到「位置 + 旋转角」,绝大多数规模至今仍是开放难题。

高维与抽象空间

在高维球面或射影空间中排列方向、过原点的直线或子空间。验证同样基于精确整数算术,外部基准对应经典的球面码与 Grassmann 打包表。

最新突破

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公开数据集

每个题族均提供稳定的 JSON 接口,包含全部子题的权威分数、证明状态、构型坐标、文献来源与验证器版本:

GET https://minmaxarena.com/data/square-circle-packing.json

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