git.cworth.org Git - rrsolve/blob - src/rrsolve.c

   1 /* rrsolve - Simple RR solver and librr client.
   2  *
   3  * Copyright © 2003 Carl Worth
   4  *
   5  * Permission to use, copy, modify, distribute, and sell this software
   6  * and its documentation for any purpose is hereby granted without
   7  * fee, provided that the above copyright notice appear in all copies
   8  * and that both that copyright notice and this permission notice
   9  * appear in supporting documentation, and that the name of Carl Worth
  10  * not be used in advertising or publicity pertaining to distribution
  11  * of the software without specific, written prior permission.
  12  * Carl Worth makes no representations about the suitability of this
  13  * software for any purpose.  It is provided "as is" without express
  14  * or implied warranty.
  15  *
  16  * CARL WORTH DISCLAIMS ALL WARRANTIES WITH REGARD TO THIS SOFTWARE,
  17  * INCLUDING ALL IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS, IN
  18  * NO EVENT SHALL CARL WORTH BE LIABLE FOR ANY SPECIAL, INDIRECT OR
  19  * CONSEQUENTIAL DAMAGES OR ANY DAMAGES WHATSOEVER RESULTING FROM LOSS
  20  * OF USE, DATA OR PROFITS, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT,
  21  * NEGLIGENCE OR OTHER TORTIOUS ACTION, ARISING OUT OF OR IN
  22  * CONNECTION WITH THE USE OR PERFORMANCE OF THIS SOFTWARE.
  23  *
  24  * Author: Carl Worth <carl@theworths.org>
  25  */
  26
  27 #include <stdio.h>
  28 #include <stdlib.h>
  29 #include <string.h>
  30 #include <sys/time.h>
  31 #include <time.h>
  32
  33 #include "rrsolve.h"
  34
  35 /* Tuning this can reduce excess reallocs */
  36 #define RRS_BRANCHING_FACTOR_ESTIMATE 10
  37
  38 #define RRS_STATE_SET_ROBOT(s, ri, x, y) ((s) |= (((y) << ((ri)<<3)) | ((x) << (((ri)<<3) + 4))))
  39 #define RRS_STATE_GET_ROBOT(s, ri, x, y) { (y) = ((s) >> ((ri)<<3)) & 0xf; (x) = ((s) >> (((ri)<<3) + 4)) & 0xf; }
  40
  41 static void
  42 handle_events (rr_client_t *client);
  43
  44 static rrs_state_t
  45 rrs_state_get_from_board (rr_board_t *board);
  46
  47 static void
  48 rrs_solution_print (rrs_solution_t *solution);
  49
  50 static rr_status_t
  51 solve_board (rr_board_t *board, rrs_solution_t *solution);
  52
  53 static rr_status_t
  54 find_solution_states (rr_board_t *board,
  55                       rrs_state_buf_t ***solution_states,
  56                       int *num_state_buf,
  57                       rrs_state_t *final_state);
  58
  59 static int
  60 rrs_find_new_states (rr_board_t *board,
  61                      rrs_state_buf_t **previous,
  62                      int moves,
  63                      rrs_state_buf_t *new,
  64                      rrs_state_t *solution_state);
  65
  66 static void
  67 trace_solution (rr_board_t *board,
  68                 rrs_state_buf_t **states, int moves,
  69                 rrs_state_t solution_state,
  70                 rrs_solution_t *solution);
  71
  72 int
  73 main (int argc, char *argv[])
  74 {
  75     args_t args;
  76     rr_status_t status;
  77     rr_client_t *client;
  78
  79     args_parse (&args, argc, argv);
  80
  81     if (args.files) {
  82         int i;
  83         rr_board_t *board;
  84         rrs_solution_t solution;
  85
  86         for (i = 0; args.files[i]; i++) {
  87             board = rr_board_create_from_file (args.files[i]);
  88             if (board == NULL)
  89                 continue;
  90             rrs_solution_init (&solution);
  91             solve_board (board, &solution);
  92             rrs_solution_print (&solution);
  93             rrs_solution_fini (&solution);
  94             rr_board_destroy (board);
  95         }
  96     } else {
  97         client = rr_client_create (args.host, args.port, args.user);
  98         if (client == NULL) {
  99             fprintf (stderr, "Failed connecting to %s:%s as %s\n",
 100                      args.host, args.port, args.user);
 101             return 1;
 102         }
 103
 104         status = rr_client_join (client, args.game);
 105         if (status == RR_STATUS_NO_GAME)
 106             status = rr_client_new (client, args.game);
 107         if (status) {
 108             fprintf (stderr, "Error joining or creating game: %s\n", rr_status_str (status));
 109             return 1;
 110         }
 111
 112         handle_events (client);
 113
 114         rr_client_destroy (client);
 115     }
 116
 117     return 0;
 118 }
 119
 120 static void
 121 handle_events (rr_client_t *client)
 122 {
 123     int i;
 124     rr_status_t status;
 125     rr_notice_t *notice;
 126     rrs_solution_t solution;
 127     rr_board_t *board;
 128     char *diagram;
 129     struct timespec move_delay = { 1, 200000000l };
 130
 131     /* XXX: This block of code can go away when add a NOTICE BOARD
 132        for new users joining a game. */
 133     {
 134         status = rr_client_show (client, &diagram);
 135         if (status) {
 136             fprintf (stderr, "Error in rr_client_show: %s\n", rr_status_str (status));
 137             goto DONE;
 138         }
 139         board = rr_board_create_from_str (diagram);
 140         free (diagram);
 141     }
 142
 143     /* XXX: This block of code can go away when we add a NOTICE TURN
 144        for new users joining a game in progress. */
 145     {
 146         rrs_solution_init (&solution);
 147         solve_board (board, &solution);
 148         rr_client_bid (client, solution.num_moves);
 149         rr_client_nobid (client);
 150     }
 151
 152     while (1) {
 153         status = rr_client_next_notice (client, &notice);
 154         if (status) {
 155             if (status == RR_STATUS_EOF)
 156                 fprintf (stderr, "Server has disconnected. Exiting.\n");
 157             else
 158                 fprintf (stderr, "ERROR during rr_client_next_notice: %s\n",
 159                          rr_status_str (status));
 160             return;
 161         }
 162         if (!notice) {
 163             fprintf (stderr, "No notice during rr_client_next_notice\n");
 164             continue;
 165         }
 166
 167         switch  (notice->type) {
 168         /* XXX: The processing needed for GAMEOVER, JOIN, and TURN
 169            is a mess right now. There should be one NOTICE to say
 170            the board has changed and one to say a TURN has started,
 171            rather than the current mess. */
 172         case RR_NOTICE_GAMEOVER:
 173             status = rr_client_show (client, &diagram);
 174             if (status) {
 175                 fprintf (stderr, "Error in rr_client_show: %s\n", rr_status_str (status));
 176                 goto DONE;
 177             }
 178             rr_board_parse (board, diagram);
 179             free (diagram);
 180             break;
 181         case RR_NOTICE_TURN:
 182             rr_board_set_goal_target (board, notice->u.target);
 183             rrs_solution_init (&solution);
 184             solve_board (board, &solution);
 185             rr_client_bid (client, solution.num_moves);
 186             rr_client_nobid (client);
 187             break;
 188         case RR_NOTICE_ACTIVATE:
 189             for (i = 0; i < solution.num_moves; i++) {
 190                 status = rr_client_move (client,
 191                                          solution.move[i].robot,
 192                                          solution.move[i].dir);
 193                 if (status) {
 194                     rr_client_message (client, "Drat, looks like I was wrong.");
 195                     rr_client_pass (client);
 196                     break;
 197                 }
 198                 nanosleep (&move_delay, NULL);
 199             }
 200             rrs_solution_fini (&solution);
 201             break;
 202         case RR_NOTICE_ABANDON:
 203             rr_client_abandon (client);
 204             break;
 205         case RR_NOTICE_NOBID:
 206             rr_client_nobid (client);
 207             break;
 208         case RR_NOTICE_POSITION:
 209             rr_board_position_robot (board,
 210                                      notice->u.position.robot,
 211                                      notice->u.position.x,
 212                                      notice->u.position.y);
 213             break;
 214         case RR_NOTICE_GAMESTATE:
 215             if (notice->u.gamestate == RR_GAMESTATE_SHOW) {
 216                 if (solution.num_moves) {
 217                     printf ("My solution (%d moves):", solution.num_moves);
 218                     rrs_solution_print (&solution);
 219                 }
 220             }
 221             break;
 222         case RR_NOTICE_GAME:
 223         case RR_NOTICE_USER:
 224         case RR_NOTICE_JOIN:
 225         case RR_NOTICE_QUIT:
 226         case RR_NOTICE_DISPOSE:
 227         case RR_NOTICE_MESSAGE:
 228         case RR_NOTICE_WATCH:
 229         case RR_NOTICE_PART:
 230         case RR_NOTICE_BID:
 231         case RR_NOTICE_REVOKE:
 232         case RR_NOTICE_TIMER:
 233         case RR_NOTICE_ACTIVE:
 234         case RR_NOTICE_MOVE:
 235         case RR_NOTICE_UNDO:
 236         case RR_NOTICE_RESET:
 237         case RR_NOTICE_SCORE:
 238             /* Ignore these notices */
 239             break;
 240         }
 241         free (notice);
 242     }
 243
 244   DONE:
 245     if (notice)
 246         free (notice);
 247     if (board)
 248         rr_board_destroy (board);
 249 }
 250
 251 static void
 252 rrs_solution_print (rrs_solution_t *solution)
 253 {
 254     int i;
 255     rr_robot_t last_robot;
 256     rrs_move_t *move;
 257
 258     last_robot = RR_ROBOT_NONE;
 259     for (i=0; i < solution->num_moves; i++) {
 260         move = &solution->move[i];
 261         if (move->robot == last_robot)
 262             printf (", %s", rr_direction_str (move->dir));
 263         else
 264             printf ("\n Move #%d: %s %s",
 265                     i+1, rr_robot_str (move->robot), rr_direction_str (move->dir));
 266         last_robot = move->robot;
 267     }
 268     printf ("\n");
 269 }
 270
 271 static rrs_state_t
 272 rrs_state_get_from_board (rr_board_t *board)
 273 {
 274     int i;
 275     int x, y;
 276     rrs_state_t state;
 277
 278     state = 0;
 279
 280     for (i=0; i < RR_NUM_ROBOTS; i++) {
 281         rr_board_find_robot (board, rr_robot_from_idx (i), &x, &y);
 282         RRS_STATE_SET_ROBOT (state, i, x, y);
 283     }
 284
 285     return state;
 286 }
 287
 288 static void
 289 rrs_state_set_board (rrs_state_t state, rr_board_t *board)
 290 {
 291     int i;
 292     int x, y;
 293
 294     for (i=0; i < RR_NUM_ROBOTS; i++) {
 295         RRS_STATE_GET_ROBOT (state, i, x, y);
 296         rr_board_position_robot (board, rr_robot_from_idx (i), x, y);
 297     }
 298
 299 }
 300
 301 static rr_status_t
 302 solve_board (rr_board_t *board, rrs_solution_t *solution)
 303 {
 304     rr_status_t status;
 305     int i, moves;
 306     rrs_state_t solution_state;
 307     rrs_state_buf_t **states;
 308     struct timeval tv_start, tv_end;
 309
 310     if (rr_board_solved (board)) {
 311         printf ("Board is solved to begin with.\n");
 312         return RR_STATUS_SUCCESS;
 313     }
 314
 315     printf ("Now trying to solve:");
 316     puts (rr_board_to_str (board));
 317
 318     gettimeofday (&tv_start, NULL);
 319
 320     status = find_solution_states (board, &states, &moves, &solution_state);
 321     if (status)
 322         return status;
 323
 324     gettimeofday (&tv_end, NULL);
 325
 326     if (moves < 0) {
 327         printf ("It seems impossible.\n");
 328     } else {
 329         printf ("Found solution of %d moves in %g seconds.\n",
 330                 moves,
 331                 tv_end.tv_sec - tv_start.tv_sec
 332                 + (tv_end.tv_usec - tv_start.tv_usec) / 1e6);
 333
 334         gettimeofday (&tv_start, NULL);
 335
 336         trace_solution (board, states, moves, solution_state, solution);
 337
 338         gettimeofday (&tv_end, NULL);
 339
 340         printf ("Traced solution in %g seconds.\n",
 341                 tv_end.tv_sec - tv_start.tv_sec
 342                 + (tv_end.tv_usec - tv_start.tv_usec) / 1e6);
 343     }
 344
 345     for (i=0; i <= moves; i++) {
 346         rrs_state_buf_destroy (states[i]);
 347         states[i] = NULL;
 348     }
 349
 350     free (states);
 351
 352     return RR_STATUS_SUCCESS;
 353 }
 354
 355 static int
 356 rrs_state_connected (rrs_state_t a, rrs_state_t b,
 357                      rr_robot_t *robot, rr_direction_t *dir)
 358 {
 359     int i;
 360     int nib;
 361     rrs_state_t diff, mask;
 362     int shift, delta;
 363
 364     diff = a ^ b;
 365
 366     nib = -1;
 367     for (i=0; i < 8; i++) {
 368         if (diff & 0xf) {
 369             if (nib > 0)
 370                 return 0;
 371             else
 372                 nib = i;
 373         }
 374         diff >>= 4;
 375     }
 376
 377     switch (nib) {
 378     case 0:
 379     case 1:
 380         *robot = RR_ROBOT_BLUE;
 381         break;
 382     case 2:
 383     case 3:
 384         *robot = RR_ROBOT_GREEN;
 385         break;
 386     case 4:
 387     case 5:
 388         *robot = RR_ROBOT_RED;
 389         break;
 390     case 6:
 391     case 7:
 392         *robot = RR_ROBOT_YELLOW;
 393         break;
 394     }
 395
 396     shift = 4 * nib;
 397     mask = 0xf << shift;
 398     delta = ((b & mask) >> shift) - ((a & mask) >> shift);
 399
 400     if (nib % 2)
 401         if (delta < 0)
 402             *dir = RR_DIRECTION_WEST;
 403         else
 404             *dir = RR_DIRECTION_EAST;
 405     else
 406         if (delta < 0)
 407             *dir = RR_DIRECTION_NORTH;
 408         else
 409             *dir = RR_DIRECTION_SOUTH;
 410
 411     return 1;
 412 }
 413
 414 static void
 415 trace_solution (rr_board_t *board,
 416                 rrs_state_buf_t **states, int moves,
 417                 rrs_state_t solution_state,
 418                 rrs_solution_t *solution)
 419 {
 420     rr_status_t status;
 421     int i, j;
 422     rrs_state_buf_t *buf;
 423     int found_move;
 424     rr_robot_t robot, robot_found, last_robot_found = RR_ROBOT_NONE;
 425     rr_direction_t dir, dir_found;
 426     rrs_state_t state_found;
 427
 428     for (i = moves-1; i >= 0; i--) {
 429         buf = states[i];
 430         for (j = 0; j < buf->num_states; j++) {
 431             if (rrs_state_connected (buf->state[j], solution_state,
 432                                      &robot, &dir)) {
 433                 rrs_state_set_board (buf->state[j], board);
 434                 status = rr_board_move (board, robot, dir);
 435                 if (status == RR_STATUS_SUCCESS) {
 436                     if (rrs_state_get_from_board (board) == solution_state) {
 437                         found_move = 1;
 438                         robot_found = robot;
 439                         dir_found = dir;
 440                         state_found = buf->state[j];
 441                         if (robot_found == last_robot_found)
 442                             goto NEXT_MOVE;
 443                         else
 444                             last_robot_found = robot_found;
 445                     }
 446                 }
 447             }
 448         }
 449       NEXT_MOVE:
 450         if (found_move) {
 451             rrs_solution_prepend (solution, robot_found, dir_found);
 452             solution_state = state_found;
 453         } else {
 454             fprintf (stderr, "ERROR: Failed to trace solution backwards to 0x%x at move %d\n",
 455                      solution_state, i+1);
 456             break;
 457         }
 458     }
 459 }
 460
 461 static rr_status_t
 462 find_solution_states (rr_board_t *board,
 463                       rrs_state_buf_t ***solution_states,
 464                       int *num_state_buf,
 465                       rrs_state_t *final_state)
 466 {
 467     int solved, moves;
 468     rrs_state_t initial;
 469     rrs_state_buf_t **states, **new_states;
 470
 471     states = malloc (sizeof (rrs_state_buf_t *));
 472     if (states == NULL)
 473         return RR_STATUS_NO_MEMORY;
 474
 475     initial = rrs_state_get_from_board (board);
 476
 477     states[0] = rrs_state_buf_create (1);
 478     if (states[0] == NULL)
 479         return RR_STATUS_NO_MEMORY;
 480     rrs_state_buf_add (states[0], initial);
 481
 482     moves = 0;
 483     while (1) {
 484         moves++;
 485
 486         new_states = realloc (states, (moves + 1) * sizeof (rrs_state_buf_t *));
 487         if (new_states == NULL)
 488             return RR_STATUS_NO_MEMORY;
 489
 490         states = new_states;
 491         states[moves] = rrs_state_buf_create (RRS_BRANCHING_FACTOR_ESTIMATE
 492                                               * states[moves-1]->num_states);
 493         if (states[moves] == NULL)
 494             return RR_STATUS_NO_MEMORY;
 495
 496         solved = rrs_find_new_states (board, states, moves-1, states[moves], final_state);
 497
 498         if (solved)
 499             break;
 500
 501         if (states[moves]->num_states == 0) {
 502             printf ("Can't make any further progress after %d moves.\n", moves);
 503             moves = -1;
 504             break;
 505         } else {
 506             printf ("Move #%d generated %d new states.\n",
 507                     moves, states[moves]->num_states);
 508         }
 509     }
 510
 511     *num_state_buf = moves;
 512     *solution_states = states;
 513
 514     return RR_STATUS_SUCCESS;
 515 }
 516
 517 static int
 518 state_has_been_seen (rrs_state_buf_t **previous,
 519                      int moves,
 520                      rrs_state_t state)
 521 {
 522     int i;
 523
 524     for (i=0; i <= moves; i++)
 525         if (rrs_state_buf_contains (previous[i], state))
 526             return 1;
 527     return 0;
 528 }
 529
 530 static int
 531 rrs_find_new_states (rr_board_t *board,
 532                      rrs_state_buf_t **previous,
 533                      int moves,
 534                      rrs_state_buf_t *new,
 535                      rrs_state_t *solution_state)
 536 {
 537     int i, ri;
 538     rr_direction_t dir;
 539     rrs_state_t state, new_state;
 540     rrs_state_buf_t *initial;
 541     rr_status_t status;
 542     rr_robot_t robot;
 543
 544     initial = previous[moves];
 545
 546     for (i = 0; i < initial->num_states; i++) {
 547         state = initial->state[i];
 548
 549         rrs_state_set_board (state, board);
 550         for (ri = 0; ri < RR_NUM_ROBOTS; ri++) {
 551             robot = rr_robot_from_idx (ri);
 552             for (dir = RR_DIRECTION_NORTH; dir <= RR_DIRECTION_EAST; dir++) {
 553                 status = rr_board_move (board, robot, dir);
 554                 if (status == RR_STATUS_SUCCESS) {
 555                     new_state = rrs_state_get_from_board (board);
 556                     if (! state_has_been_seen (previous, moves, new_state)) {
 557                         rrs_state_buf_add_sorted (new, new_state);
 558                         if (rr_board_solved (board)) {
 559                             *solution_state = new_state;
 560                             return 1;
 561                         }
 562                     }
 563                     rr_board_undo (board);
 564                 }
 565             }
 566         }
 567     }
 568
 569     return 0;
 570 }
 571