Stop the analysis pass in Loopy's redraw routine from being
[sgt/puzzles] / unfinished / numgame.c
index 7e83fc4..20861ca 100644 (file)
@@ -130,7 +130,8 @@ struct sets {
 #define OPFLAG_NEEDS_CONCAT 1
 #define OPFLAG_KEEPS_CONCAT 2
 #define OPFLAG_UNARY        4
-#define OPFLAG_UNARYPFX     8
+#define OPFLAG_UNARYPREFIX  8
+#define OPFLAG_FN           16
 
 struct operation {
     /*
@@ -142,9 +143,10 @@ struct operation {
     int display;
 
     /*
-     * Text display of the operator.
+     * Text display of the operator, in expressions and for
+     * debugging respectively.
      */
-    char *text;
+    char *text, *dbgtext;
 
     /*
      * Flags dictating when the operator can be applied.
@@ -307,6 +309,26 @@ static int perform_exact_div(int *a, int *b, int *output)
     return (output[1] == 1);
 }
 
+static int max_p10(int n, int *p10_r)
+{
+    /*
+     * Find the smallest power of ten strictly greater than n.
+     *
+     * Special case: we must return at least 10, even if n is
+     * zero. (This is because this function is used for finding
+     * the power of ten by which to multiply a number being
+     * concatenated to the front of n, and concatenating 1 to 0
+     * should yield 10 and not 1.)
+     */
+    int p10 = 10;
+    while (p10 <= (INT_MAX/10) && p10 <= n)
+       p10 *= 10;
+    if (p10 > INT_MAX/10)
+       return FALSE;                  /* integer overflow */
+    *p10_r = p10;
+    return TRUE;
+}
+
 static int perform_concat(int *a, int *b, int *output)
 {
     int t1, t2, p10;
@@ -337,18 +359,8 @@ static int perform_concat(int *a, int *b, int *output)
     if (a[0] == 0)
        return FALSE;
 
-    /*
-     * Find the smallest power of ten strictly greater than b. This
-     * is the power of ten by which we'll multiply a.
-     * 
-     * Special case: we must multiply a by at least 10, even if b
-     * is zero.
-     */
-    p10 = 10;
-    while (p10 <= (INT_MAX/10) && p10 <= b[0])
-       p10 *= 10;
-    if (p10 > INT_MAX/10)
-       return FALSE;                  /* integer overflow */
+    if (!max_p10(b[0], &p10)) return FALSE;
+
     MUL(t1, p10, a[0]);
     ADD(t2, t1, b[0]);
     OUT(output, t2, 1);
@@ -369,7 +381,7 @@ static int perform_concat(int *a, int *b, int *output)
 
 static int perform_exp(int *a, int *b, int *output)
 {
-    int an, ad, xn, xd, limit, t, i;
+    int an, ad, xn, xd;
 
     /*
      * Exponentiation is permitted if the result is rational. This
@@ -383,8 +395,8 @@ static int perform_exp(int *a, int *b, int *output)
      *  - then we multiply by itself (numerator-of-b) times.
      */
     if (b[1] > 1) {
-       an = 0.5 + pow(a[0], 1.0/b[1]);
-       ad = 0.5 + pow(a[1], 1.0/b[1]);
+       an = (int)(0.5 + pow(a[0], 1.0/b[1]));
+       ad = (int)(0.5 + pow(a[1], 1.0/b[1]));
        IPOW(xn, an, b[1]);
        IPOW(xd, ad, b[1]);
        if (xn != a[0] || xd != a[1])
@@ -417,6 +429,13 @@ static int perform_factorial(int *a, int *b, int *output)
     if (a[1] != 1 || a[0] < 0)
        return FALSE;
 
+    /*
+     * However, a special case: we don't take a factorial of
+     * anything which would thereby remain the same.
+     */
+    if (a[0] == 1 || a[0] == 2)
+       return FALSE;
+
     ret = 1;
     for (i = 1; i <= a[0]; i++) {
        MUL(t, ret, i);
@@ -427,30 +446,151 @@ static int perform_factorial(int *a, int *b, int *output)
     return TRUE;
 }
 
+static int perform_decimal(int *a, int *b, int *output)
+{
+    int p10;
+
+    /*
+     * Add a decimal digit to the front of a number;
+     * fail if it's not an integer.
+     * So, 1 --> 0.1, 15 --> 0.15,
+     * or, rather, 1 --> 1/10, 15 --> 15/100,
+     * x --> x / (smallest power of 10 > than x)
+     *
+     */
+    if (a[1] != 1) return FALSE;
+
+    if (!max_p10(a[0], &p10)) return FALSE;
+
+    OUT(output, a[0], p10);
+    return TRUE;
+}
+
+static int perform_recur(int *a, int *b, int *output)
+{
+    int p10, tn, bn;
+
+    /*
+     * This converts a number like .4 to .44444..., or .45 to .45454...
+     * The input number must be -1 < a < 1.
+     *
+     * Calculate the smallest power of 10 that divides the denominator exactly,
+     * returning if no such power of 10 exists. Then multiply the numerator
+     * up accordingly, and the new denominator becomes that power of 10 - 1.
+     */
+    if (abs(a[0]) >= abs(a[1])) return FALSE; /* -1 < a < 1 */
+
+    p10 = 10;
+    while (p10 <= (INT_MAX/10)) {
+        if ((a[1] <= p10) && (p10 % a[1]) == 0) goto found;
+        p10 *= 10;
+    }
+    return FALSE;
+found:
+    tn = a[0] * (p10 / a[1]);
+    bn = p10 - 1;
+
+    OUT(output, tn, bn);
+    return TRUE;
+}
+
+static int perform_root(int *a, int *b, int *output)
+{
+    /*
+     * A root B is: 1           iff a == 0
+     *              B ^ (1/A)   otherwise
+     */
+    int ainv[2], res;
+
+    if (a[0] == 0) {
+        OUT(output, 1, 1);
+        return TRUE;
+    }
+
+    OUT(ainv, a[1], a[0]);
+    res = perform_exp(b, ainv, output);
+    return res;
+}
+
+static int perform_perc(int *a, int *b, int *output)
+{
+    if (a[0] == 0) return FALSE; /* 0% = 0, uninteresting. */
+    if (a[1] > (INT_MAX/100)) return FALSE;
+
+    OUT(output, a[0], a[1]*100);
+    return TRUE;
+}
+
+static int perform_gamma(int *a, int *b, int *output)
+{
+    int asub1[2];
+
+    /*
+     * gamma(a) = (a-1)!
+     *
+     * special case not caught by perform_fact: gamma(1) is 1 so
+     * don't bother.
+     */
+    if (a[0] == 1 && a[1] == 1) return FALSE;
+
+    OUT(asub1, a[0]-a[1], a[1]);
+    return perform_factorial(asub1, b, output);
+}
+
+static int perform_sqrt(int *a, int *b, int *output)
+{
+    int half[2] = { 1, 2 };
+
+    /*
+     * sqrt(0) == 0, sqrt(1) == 1: don't perform unary noops.
+     */
+    if (a[0] == 0 || (a[0] == 1 && a[1] == 1)) return FALSE;
+
+    return perform_exp(a, half, output);
+}
+
 const static struct operation op_add = {
-    TRUE, "+", 0, 10, 0, TRUE, perform_add
+    TRUE, "+", "+", 0, 10, 0, TRUE, perform_add
 };
 const static struct operation op_sub = {
-    TRUE, "-", 0, 10, 2, FALSE, perform_sub
+    TRUE, "-", "-", 0, 10, 2, FALSE, perform_sub
 };
 const static struct operation op_mul = {
-    TRUE, "*", 0, 20, 0, TRUE, perform_mul
+    TRUE, "*", "*", 0, 20, 0, TRUE, perform_mul
 };
 const static struct operation op_div = {
-    TRUE, "/", 0, 20, 2, FALSE, perform_div
+    TRUE, "/", "/", 0, 20, 2, FALSE, perform_div
 };
 const static struct operation op_xdiv = {
-    TRUE, "/", 0, 20, 2, FALSE, perform_exact_div
+    TRUE, "/", "/", 0, 20, 2, FALSE, perform_exact_div
 };
 const static struct operation op_concat = {
-    FALSE, "", OPFLAG_NEEDS_CONCAT | OPFLAG_KEEPS_CONCAT,
+    FALSE, "", "concat", OPFLAG_NEEDS_CONCAT | OPFLAG_KEEPS_CONCAT,
        1000, 0, FALSE, perform_concat
 };
 const static struct operation op_exp = {
-    TRUE, "^", 0, 30, 1, FALSE, perform_exp
+    TRUE, "^", "^", 0, 30, 1, FALSE, perform_exp
 };
 const static struct operation op_factorial = {
-    TRUE, "!", OPFLAG_UNARY, 40, 0, FALSE, perform_factorial
+    TRUE, "!", "!", OPFLAG_UNARY, 40, 0, FALSE, perform_factorial
+};
+const static struct operation op_decimal = {
+    TRUE, ".", ".", OPFLAG_UNARY | OPFLAG_UNARYPREFIX | OPFLAG_NEEDS_CONCAT | OPFLAG_KEEPS_CONCAT, 50, 0, FALSE, perform_decimal
+};
+const static struct operation op_recur = {
+    TRUE, "...", "recur", OPFLAG_UNARY | OPFLAG_NEEDS_CONCAT, 45, 2, FALSE, perform_recur
+};
+const static struct operation op_root = {
+    TRUE, "v~", "root", 0, 30, 1, FALSE, perform_root
+};
+const static struct operation op_perc = {
+    TRUE, "%", "%", OPFLAG_UNARY | OPFLAG_NEEDS_CONCAT, 45, 1, FALSE, perform_perc
+};
+const static struct operation op_gamma = {
+    TRUE, "gamma", "gamma", OPFLAG_UNARY | OPFLAG_UNARYPREFIX | OPFLAG_FN, 1, 3, FALSE, perform_gamma
+};
+const static struct operation op_sqrt = {
+    TRUE, "v~", "sqrt", OPFLAG_UNARY | OPFLAG_UNARYPREFIX, 30, 1, FALSE, perform_sqrt
 };
 
 /*
@@ -492,7 +632,8 @@ const static struct rules rules_four4s = {
  * exponentiation, and also silly unary operators like factorials.
  */
 const static struct operation *const ops_anythinggoes[] = {
-    &op_add, &op_mul, &op_sub, &op_div, &op_concat, &op_exp, &op_factorial, NULL
+    &op_add, &op_mul, &op_sub, &op_div, &op_concat, &op_exp, &op_factorial, 
+    &op_decimal, &op_recur, &op_root, &op_perc, &op_gamma, &op_sqrt, NULL
 };
 const static struct rules rules_anythinggoes = {
     ops_anythinggoes, TRUE
@@ -690,7 +831,7 @@ static int addoutput(struct sets *s, struct set *ss, int index, int *n)
 
 static struct sets *do_search(int ninputs, int *inputs,
                              const struct rules *rules, int *target,
-                             int multiple)
+                             int debug, int multiple)
 {
     struct sets *s;
     struct set *sn;
@@ -730,6 +871,17 @@ static struct sets *do_search(int ninputs, int *inputs,
        struct set *sn;
        int i, j, k, m;
 
+       if (debug) {
+           int i;
+           printf("processing set:");
+           for (i = 0; i < ss->nnumbers; i++) {
+               printf(" %d", ss->numbers[2*i]);
+               if (ss->numbers[2*i+1] != 1)
+                   printf("/%d", ss->numbers[2*i+1]);
+           }
+           printf("\n");
+       }
+
        /*
         * Record all the valid output numbers in this state. We
         * can always do this if there's only one number in the
@@ -755,7 +907,7 @@ static struct sets *do_search(int ninputs, int *inputs,
            for (i = 0; i < ss->nnumbers; i++) {
                int jlimit = (ops[k]->flags & OPFLAG_UNARY ? 1 : ss->nnumbers);
                for (j = 0; j < jlimit; j++) {
-                   int n[2];
+                   int n[2], newnn = ss->nnumbers;
                    int pa, po, pb, pr;
 
                    if (!(ops[k]->flags & OPFLAG_UNARY)) {
@@ -763,11 +915,12 @@ static struct sets *do_search(int ninputs, int *inputs,
                            continue;  /* can't combine a number with itself */
                        if (i > j && ops[k]->commutes)
                            continue;  /* no need to do this both ways round */
+                        newnn--;
                    }
                    if (!ops[k]->perform(ss->numbers+2*i, ss->numbers+2*j, n))
                        continue;      /* operation failed */
 
-                   sn = newset(s, ss->nnumbers-1, ss->flags);
+                   sn = newset(s, newnn, ss->flags);
 
                    if (!(ops[k]->flags & OPFLAG_KEEPS_CONCAT))
                        sn->flags &= ~SETFLAG_CONCAT;
@@ -788,6 +941,21 @@ static struct sets *do_search(int ninputs, int *inputs,
                    po = k;
                    pr = addtoset(sn, n);
                    addset(s, sn, multiple, ss, pa, po, pb, pr);
+                   if (debug) {
+                       int i;
+                        if (ops[k]->flags & OPFLAG_UNARYPREFIX)
+                            printf("  %s %d ->", ops[po]->dbgtext, pa);
+                        else if (ops[k]->flags & OPFLAG_UNARY)
+                            printf("  %d %s ->", pa, ops[po]->dbgtext);
+                        else
+                           printf("  %d %s %d ->", pa, ops[po]->dbgtext, pb);
+                       for (i = 0; i < sn->nnumbers; i++) {
+                           printf(" %d", sn->numbers[2*i]);
+                           if (sn->numbers[2*i+1] != 1)
+                               printf("/%d", sn->numbers[2*i+1]);
+                       }
+                       printf("\n");
+                   }
                }
            }
        }
@@ -866,13 +1034,19 @@ void print_recurse_inner(struct sets *s, struct set *ss,
        if (parens)
            putchar('(');
 
-       if (s->ops[a->po]->flags & OPFLAG_UNARYPFX)
+       if (s->ops[a->po]->flags & OPFLAG_UNARYPREFIX)
            for (op = s->ops[a->po]->text; *op; op++)
                putchar(*op);
 
+        if (s->ops[a->po]->flags & OPFLAG_FN)
+            putchar('(');
+
        print_recurse(s, a->prev, pathindex, a->pa, thispri, thisassoc, 1);
 
-       if (!(s->ops[a->po]->flags & OPFLAG_UNARYPFX))
+        if (s->ops[a->po]->flags & OPFLAG_FN)
+            putchar(')');
+
+       if (!(s->ops[a->po]->flags & OPFLAG_UNARYPREFIX))
            for (op = s->ops[a->po]->text; *op; op++)
                putchar(*op);
 
@@ -929,6 +1103,8 @@ int main(int argc, char **argv)
     int verbose = FALSE;
     int pathcounts = FALSE;
     int multiple = FALSE;
+    int debug_bfs = FALSE;
+    int got_range = FALSE, rangemin = 0, rangemax = 0;
 
     struct output *o;
     struct sets *s;
@@ -944,7 +1120,15 @@ int main(int argc, char **argv)
            if (!strcmp(p, "-")) {
                doing_opts = FALSE;
                continue;
-           } else while (*p) switch (c = *p++) {
+           } else if (*p == '-') {
+               p++;
+               if (!strcmp(p, "debug-bfs")) {
+                   debug_bfs = TRUE;
+               } else {
+                   fprintf(stderr, "%s: option '--%s' not recognised\n",
+                           pname, p);
+               }
+           } else while (p && *p) switch (c = *p++) {
              case 'C':
                rules = &rules_countdown;
                break;
@@ -967,6 +1151,7 @@ int main(int argc, char **argv)
                multiple = TRUE;
                break;
              case 't':
+              case 'r':
                {
                    char *v;
                    if (*p) {
@@ -984,6 +1169,19 @@ int main(int argc, char **argv)
                        got_target = TRUE;
                        target = atoi(v);
                        break;
+                      case 'r':
+                        {
+                             char *sep = strchr(v, '-');
+                             got_range = TRUE;
+                             if (sep) {
+                                 rangemin = atoi(v);
+                                 rangemax = atoi(sep+1);
+                             } else {
+                                 rangemin = 0;
+                                 rangemax = atoi(v);
+                             }
+                        }
+                        break;
                    }
                }
                break;
@@ -1013,8 +1211,19 @@ int main(int argc, char **argv)
        return 1;
     }
 
+    if (got_range) {
+        if (got_target) {
+            fprintf(stderr, "%s: only one of -t and -r may be specified\n", pname);
+            return 1;
+        }
+        if (rangemin >= rangemax) {
+            fprintf(stderr, "%s: range not sensible (%d - %d)\n", pname, rangemin, rangemax);
+            return 1;
+        }
+    }
+
     s = do_search(nnumbers, numbers, rules, (got_target ? &target : NULL),
-                 multiple);
+                 debug_bfs, multiple);
 
     if (got_target) {
        o = findrelpos234(s->outputtree, &target, outputfindcmp,
@@ -1031,6 +1240,15 @@ int main(int argc, char **argv)
        else if (limit == -1)
            limit = start;
        limit++;
+    } else if (got_range) {
+        if (!findrelpos234(s->outputtree, &rangemin, outputfindcmp,
+                           REL234_GE, &start) ||
+            !findrelpos234(s->outputtree, &rangemax, outputfindcmp,
+                           REL234_LE, &limit)) {
+            printf("No solutions available in specified range %d-%d\n", rangemin, rangemax);
+            return 1;
+        }
+        limit++;
     } else {
        start = 0;
        limit = count234(s->outputtree);
@@ -1068,3 +1286,5 @@ int main(int argc, char **argv)
 
     return 0;
 }
+
+/* vim: set shiftwidth=4 tabstop=8: */