ASCII迷路圧縮

9

チャレンジ

ASCII迷路の圧縮に特化した圧縮アルゴリズムを設計します。圧縮アルゴリズムと解凍アルゴリズムの両方を作成する必要があります。あなたのスコアはあなたの圧縮された迷路のサイズに基づいています。

迷路

これらの迷路は、主に文字で形成されている（床）、 、+、-、|及び#（壁）、及び正確に一つ各々の^（開始）及び$（エンド）。また、ASCII文字を含めることもできます。これは、床タイルとしてカウントされます。この課題の目的のために、迷路は解決可能である必要はなく、迷路の内容の実際の意味は無関係です。

  • + 少なくとも1つの水平方向に隣接する壁セルと少なくとも1つの垂直方向に隣接する壁セルがある壁セルに使用されます。
  • | 垂直方向に隣接する壁セルが少なくとも1つあり、水平方向に隣接する壁セルがない壁セルに使用されます。
  • - 水平方向に隣接する壁セルが少なくとも1つあるが、垂直方向に隣接する壁セルがない壁セルに使用されます
  • # 他の壁セルに直角に隣接していない壁セルにのみ使用されます。

すべての迷路は長方形ですが、必ずしも規則的なグリッド/壁の配置があるとは限りません。

圧縮する迷路

迷路1

+----+----
|  o |    |
| -- | o--+
|    | |  $
 --^-+-+---

迷路2

+-----+---+
|  a  |   |
^ +-+-+ # |
| | |  B  |
| | | --+ |
|   c   | $
+-------+--

迷路3

----------+-+-+-----+-+
^         | | |     | |
+-- --+R #  | |p| | | |
|     | |       | |   |
+---+ +-+-+-- +-+ | | |
|  m| | | |   |   | | |
| +-+ | | | | | --+ | |
| | |    h  | |   | | |
| | | | | |  #  --+-+ |
|     | | | | |  S|   $
+-----+-+-+-+-+---+----

迷路4

+-----+---+-+---+-------^-----+
|     |x  | |   |     tsrq    |
+-+-- +-- | +--  #  --+---- --+
| |   |           |   |       |
| | | | | +-+-+---+ | +-- | +-+
| | | u | | | |     | |   | | |
| +-+ | | | | +---- +-+---+ | |
| |   | |   |    y  |       w |
| | --+ | --+ +-- | +---- | | |
|     | |   | |   | |     | | |
+-- --+ +-+ | | | | +-- | +-+-+
|     | | |   | | | |   |     |
$ | --+-+ | --+-+ | +-+-+-- --+
| |   |      z|   |   |    v  |
+-+---+-------+---+---+-------+

迷路5

++ -----------+
++-       Beep|
$  ----+---+--+
+-+boop|   |  |
| +--- | | | ++
|      | |  +++
+------+-+--+ ^

迷路6

+-$---------------+-+--
|                 | |j 
| |l ---- # ---+ |  |  
| | |       m  | +--+ |
| | | +-+---- #       |
| | | | |      +----+ |
|o| | | | +----+    | |
|       | |    | -- | |
| | | | | | -+ |    | |
| | | | |  | | +--- | |
| | | | +- | | |   | ++
+-+ |n| |  | ++ +--+ | 
    | |   -+- | |  | +-
+---+ +---    |  | |  ^
|    |     --+ --+ | | 
| -- | |  k  |     | ++
|    | |      +--- | ++
|    |      | |    |  |
+-- -+----  | +----+--+

迷路7

+---+-+-------------+-+^+-----+-------+---+-+---+-+---+-+---+
|   |c|             | | |  c  |       |   | |   | |   |c|   |
+-- | | +-- +-- # | | | +-- --+ +---- +-- | +-+ | | +-+ | --+
|       |   |     | |           |         |   | |c| |       |
| | +-- | +-+-- +-+ +-- # +- # -+-- +-- | | --+ | | | | --+C|
|c| |   | | c   |         |         |c  |             |   | |
+-+-+---+-+-----+---------+---------+---+-------------+---+$|

迷路8

------+-+-+---+-+---+-----------+---+-----+---------------+-+
^     | | |   | |   |           |   |     |      r        | |
+-- | | | t | | +-- +----- # ---+-- +-- --+-- ----+-+ --+ | |
|   |   | | |   |   |         r |   |             | |   |   |
| | | | | +-+ --+ --+-- --------+-- | ----+ --+ | | | --+ | |
| |r| |            rotation               |   | |   |   | | $
+-+-+-+-----------------------------------+---+-+---+---+-+--

迷路9

|$|^--+-+---+-----+-+---+-+-+---+---+-+---+-----+
| |   | |   |     | |   | | | f |   | |   |     |
| +-+ | | # +-+ --+ +-+ | | | # | +-+ +-- | ----+
|   |       | |    f| |           | | |   |   f |
| |F+-+ | | | | +---+ | | | ----+-+ | | --+ --+-+
| |   | | |     |     | | |   f |   |         | |
| | | | +-+-+---+-- | | | +-+-+-+ +-+ +--- # -+ |
| | | |     |   |   |   | | | |   | | |         |
+-+-+ | +---+ --+ | +---+-+ | | --+ f | | | | --+
|     | |         |                 | | | | |   |
| --+f| | | +-- --+--f--+ --+ | ----+ | +-+ +---+
|   |     | |     |     |   | |           |     |
+---+-----+-+-----+-----+---+-+-----------+-----+

迷路10

+-----+-+-----------+
|  q  | |         q |
|Q+-+ | +-+-+-+---- |
$ | |     | | |  q  |
+-+ | | | | | +-- +-+
| |   | |     |   | |
| +-- +-+ |q| +-+ | |
|    q|   | |   |   |
| | | +-- | +-+ | --+
| | | |   | | |     |
+-+-+-+ +-+-+ +-- | |
|       |         | |
+--- # -+ | | +-- | |
|  q      | | |   | ^
+-+ +-- | | +-+ | +-+
| | |   | |q|   |   |
| +-+-+ | +-+-- | | |
|     | | |     | | |
| | | +-+-+-- +-+ +-+
| | |         | q   |
+-+-+---------+-----+

ルール、仮定、スコアリング

  • 標準の抜け穴は禁止されています
    • 10個のテストケースでのみ機能するプログラムではなく、一般的なプログラムを記述します。任意の迷路を処理できる必要があります。
  • 入口と出口が1つずつあると想定する場合があります。入口と出口は常に迷路の境界にあります。
  • すべての入力は、上記で列挙したルールに従う壁を使用すると想定できます。圧縮アルゴリズムは、これらのルールに違反する壁を含む迷路に対して機能する必要はありません。
  • 入力迷路は解決できる場合と解決できない場合があります。
  • 迷路はどちらの方向でも100文字以下であると想定できます。
  • 迷路の端に文字が表示されないと思われるかもしれません。（これは提供された例の場合であるため）
  • スコアは、圧縮されたすべての迷路の合計サイズ（バイト（オクテット））です。
    • hex、base64、バイナリ文字列、または同様の形式を圧縮迷路の表現として使用できます。迷路ごとに切り上げて、オクテット全体で結果を数える必要があります（例：4 base64桁は3バイト、2桁の16進数は1バイト、8桁の2桁は1バイトなど）。
    • 最低スコアが勝ちます！
ascii-art  code-challenge  compression  maze 
— ビーフスター
ソース
迷路にサイズ制限はありますか？
— 無知の実施形態
@EmbodimentofIgnorance 100x100
— Beefster
@Arnauldは実際にはコピー貼り付けの問題でしたが、SEのフォーマットでは行の最後のスペースが削除されると思います。はい、スペースが埋め込まれているはずです。
— Beefster
@ChasBrown。これは標準の抜け穴としてカウントされます。つまり、デフォルトで禁止されています。
— Beefster
1
@schnaader、テストケースの例を考えるとそれは理にかなっているようです。
— Beefster

回答:

5

JavaScript（Node.js）、スコア=  586 541 503 492  479バイト

壁は、予測関数が正しい推測を返すかどうかを記述するビットのハフマンエンコードされたストリームとして格納されます。

（d、c）dc

オンラインでお試しください！

一般

const HUFFMAN = [
  '00',       // 0000
  '010',      // 0001
  '1001',     // 0010
  '11100',    // 0011
  '011',      // 0100
  '101',      // 0101
  '11110',    // 0110
  '100010',   // 0111
  '110',      // 1000
  '11101',    // 1001
  '1111100',  // 1010
  '1111101',  // 1011
  '10000',    // 1100
  '1111110',  // 1101
  '100011',   // 1110
  '1111111'   // 1111
];

let bin = (n, w) => n.toString(2).padStart(w, '0');

let wallShape = (row, x, y) => {
  let vWall = (row[y - 1] || [])[x] | (row[y + 1] || [])[x],
      hWall = row[y][x - 1] | row[y][x + 1];

  return ' -|+'[row[y][x] ? vWall * 2 | hWall : 0];
}

let predictWall = (row, x, y, w, h) => {
  let prvRow = row[y - 1] || [];
  return !x | !y | x == w - 1 | y == h - 1 | (prvRow[x] | row[y][x - 1]) & !prvRow[x - 1];
}

圧縮

let pack = str => {
  let row = str.split('\n').map(r => [...r]),
      w = row[0].length,
      h = row.length;

  let wall = row.map((r, y) => r.map((c, x) => +/[-+|]/.test(c)));

  if(row.some((r, y) => r.some((c, x) => wall[y][x] && wallShape(wall, x, y) != c))) {
    throw "invalid maze";
  }

  row = wall.map((r, y) => r.map((v, x) => predictWall(wall, x, y, w, h) ^ v));
  row = row.map(r => r.join('')).join('');
  row = row.replace(/.{1,4}/g, s => HUFFMAN[parseInt(s.padEnd(4, '0'), 2)]);

  str =
    str.replace(/[\n|+-]/g, '').replace(/ *(\S)/g, (s, c) => {
      let n = c.charCodeAt(),
          i = '^$#'.indexOf(c);

      return (
        bin(s.length > 63 ? 0xFC000 | s.length - 1 : s.length - 1, 6) +
        bin(~i ? i : n < 91 ? (n > 80 ? 0x1F0 : 0x1E0) | ~-n & 15 : n - 94, 5)
      );
    }).trim();

  return (
    Buffer.from(
      (bin(w, 7) + bin(h, 7) + row + str)
      .match(/.{1,8}/g).map(s => parseInt(s.padEnd(8, '0'), 2))
    ).toString('binary')
  );
}

減圧

let unpack = str => {
  str = [...str].map(c => bin(c.charCodeAt(), 8)).join('');

  let x, y, n, i, s,
      ptr = 0,
      read = n => parseInt(str.slice(ptr, ptr += n), 2),
      w = read(7),
      h = read(7),
      row = [];

  for(x = s = ''; s.length < w * h;) {
    ~(i = HUFFMAN.indexOf(x += read(1))) && (s += bin(i, 4), x = '');
  }
  for(i = y = 0; y < h; y++) {
    for(row[y] = [], x = 0; x < w; x++) {
      row[y][x] = predictWall(row, x, y, w, h) ^ s[i++];
    }
  }

  row = row.map((r, y) => r.map((c, x) => wallShape(row, x, y)));

  for(i = 0; str[ptr + 10];) {
    for(
      n = (n = read(6)) == 0x3F ? read(14) + 1 : n + 1;
      n -= row[i / w | 0][i % w] == ' ';
      i++
    ) {}

    row[i / w | 0][i % w] = String.fromCharCode(
      (n = read(5)) >= 0x1E ? read(4) + (n == 0x1F ? 81 : 65) : [94, 36, 35][n] || n + 94
    );
  }
  return row.map(r => r.join('')).join('\n');
}

どうやって？

迷路は、最終的に文字列に変換されるビットストリームとしてエンコードされます。

ヘッダ

ヘッダーは次のもので構成されます。

  • w
  • h

壁データ

01

01

  • 00 → 0000
  • 010 → 0001
  • 1001 → 0010
  • 11100 → 0011
  • 011 → 0100
  • 等

WんPんCん

Wん=Pん⊕Cん

最終的な壁の形状は、ニックケネディの回答と同様の方法で推定されます。

特殊文字

各特殊文字は次のようにエンコードされます。

  • 1

    • 未満の場合は6ビット63
    • 111111

  • キャラクターのコード：

    • それはだ場合は5ビットで^、$、#または[a-z]
    • 11110[A-O]
    • 11111[P-Z]
— アーノールド
ソース
以外の圧縮アルゴリズムを試しましたdeflateか？棚には恐ろしいものがたくさんあります！
— dfeuer
TIOで機能しなければならないというルールはありません。
— dfeuer
O_oよし、10進圧縮がまったく役立つかどうか（基本的にhuffmanの反対、スペースは0から1、任意のサイズ（もちろん<1）のセクションに分割）、そしてエンコーディングは、スペースの正しいスライス
— ASCIIのみ
@ASCIIのみの10進符号化（別名算術符号化）は確実に圧縮率を向上させるはずですが、おそらくそのような短いデータストリームのわずかなマージンによるものです。ただし、算術コーディングに切り替える前に、ハフマンコーディングや予測関数を改善することは可能だと確信しています（どちらも現在は基本的なものです）。
— Arnauld
@ASCIIのみたとえば、おそらくより長いコードを試す必要があります（ニブルの使用は任意です）。また、ヘッダーに1ビットのフラグを追加して、デフォルトの静的ハフマンコードと動的コードのどちらでデータを解凍するかを指示することもできます（一部の迷路の圧縮を改善する場合）。私が試したことの1つは、迷路を90°回転させて、圧縮率が向上するかどうかを確認することでした。しかし、それは全体で1バイトを節約するだけでした。
— Arnauld
4

R、スコア668バイト

これは、壁の特性が周囲によって決定されるという事実を利用しています。そのため、壁の文字はビットとしてエンコードできます。保存する必要がある残りの情報は、迷路の大きさ、開始と終了の位置、およびその他の壁以外のキャラクターの位置です。壁以外の文字はASCIIであるため、各バイトの最上位ビットを使用して、後に続く別の文字があるかどうかを示し、迷路内の一部の単語で各文字の場所を保存する必要がないようにしています別々に。256文字以下の迷路（例：16x16または同等の長方形の迷路）の場合、位置は1バイトで格納できますが、より大きな迷路の場合、位置には2バイトが必要です。

ユーティリティ関数

r <- as.raw

int_as_raw <- function(int, bytes = 2) {
  if (bytes == 1) {
    r(int)
  } else {
    do.call(c, lapply(int, function(.x) r(c(.x %/% 256, .x %% 256))))
  }
}

raw_as_int <- function(raw, bytes = 2) {
  if (bytes == 1) {
    as.integer(raw)
  } else {
    sapply(
      seq(1, length(raw) - 1, 2),
      function(.x) as.integer(as.integer(raw[.x + 0:1]) %*% c(256, 1))
    )
  }
}

圧縮アルゴリズム

compress_maze <- function(maze) {
  maze_array <- do.call(rbind, strsplit(maze, ""))
  simple_maze <- r(maze_array %in% c("+", "#", "-", "|"))
  simple_maze <- packBits(c(simple_maze, rep(r(0), (8 - length(simple_maze)) %% 8)))
  maze_dim <- int_as_raw(dim(maze_array), 1)
  bytes_needed <- 1 + (length(maze_array) > 256)
  start_finish <- int_as_raw(sapply(c("^", "$"), function(.x) which(maze_array == .x)) - 1, bytes = bytes_needed)
  other_ascii_locs_rle <- rle(!(maze_array %in% c(" ", "+", "#", "-", "|", "$", "^")))
  other_ascii_locs <- cumsum(
    c(1, other_ascii_locs_rle$lengths[-length(other_ascii_locs_rle$lengths)])
  )[other_ascii_locs_rle$values]
  other_ascii_locs_length <- other_ascii_locs_rle$lengths[other_ascii_locs_rle$values]

  encode_ascii <- function(loc, len) {
    text <- charToRaw(paste(maze_array[loc:(loc + len - 1)], collapse = ""))
    if (len > 1) {
      text[1:(len - 1)] <- text[1:(len - 1)] | r(128)
    }
    c(int_as_raw(loc - 1, bytes = bytes_needed), text)
  }

  other_ascii_encoded <- Map(encode_ascii,
    other_ascii_locs,
    other_ascii_locs_length
    )
  other_ascii_encoded <- do.call(c, other_ascii_encoded)
  c(maze_dim, simple_maze, start_finish, other_ascii_encoded)
}

解凍アルゴリズム

decompress_maze <- function(c_maze) {
  dim_maze <- as.integer(c_maze[1:2])
  len_maze <- prod(dim_maze)
  len_maze_b <- ceiling(len_maze / 8)
  bit_maze <- rawToBits(c_maze[-(1:2)])[1:len_maze]
  dim(bit_maze) <- dim_maze
  bit_maze[-1, ] <- bit_maze[-1, ] | rawShift(bit_maze[-nrow(bit_maze), ] & r(1), 1)
  bit_maze[-nrow(bit_maze), ] <- bit_maze[-nrow(bit_maze), ] | rawShift(bit_maze[-1, ] & r(1), 1)
  bit_maze[, -1] <- bit_maze[, -1] | rawShift(bit_maze[, -ncol(bit_maze)] & r(1), 2)
  bit_maze[, -ncol(bit_maze)] <- bit_maze[, -ncol(bit_maze)] | rawShift(bit_maze[, -1] & r(1), 2)
  bit_maze[(bit_maze & r(1)) == r(0)] <- r(0)
  array_maze <- c(" ", "#", "|", "-", "+")[(as.integer(bit_maze) + 1) %/% 2 + 1]
  dim(array_maze) <- dim_maze
  bytes_needed <- 1 + (len_maze > 256)
  start_finish <- raw_as_int(c_maze[2 + len_maze_b + 1:(bytes_needed * 2)], bytes_needed) + 1
  array_maze[start_finish] <- c("^", "$")
  i <- 3 + len_maze_b + 2 * bytes_needed
  while (i < length(c_maze)) {
    loc <- raw_as_int(c_maze[i + 1:bytes_needed - 1], bytes_needed) + 1
    i <- i + bytes_needed
    text <- character(0)
    while (c_maze[i] & r(128)) {
      text <- c(text, rawToChar(c_maze[i] & r(127)))
      i <- i + 1
    }
    text <- c(text, rawToChar(c_maze[i]))
    array_maze[loc:(loc + length(text) - 1)] <- text
    i <- i + 1
  }
  apply(array_maze, 1, paste, collapse = "")
}

オンラインでお試しください！

— ニック・ケネディ
ソース
壁をビットとして保存できることは知っていましたが、壁以外のキャラクターの位置データを圧縮するためのアプローチが気に入っています。+1
— Neil
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