六角形のタイル上の生き物を数える


18

この課題では、タイルゲームパラゴで「生き物」数えます。

クリーチャーとは、六角形のグリッドにある同じ色のパラゴタイルで形成できる閉じた形状です。

ゲームPalagoは、次のようなタイルで構成されています。

パラゴタイル

これらのタイルを回転させることができる120240、または全てに六角形グリッド上の任意の場所に配置します。たとえば、12個のタイルを必要とする(赤)クリーチャーは次のとおりです。12タイルのクリーチャー。

チャレンジ

この課題の目標は、整数nを入力として受け取り、nタイルを必要とする(回転と反射までの)クリーチャーの数を計算するプログラムを作成することです。このプログラムは、最大処理することができる必要がありn=10TIO。これはであるため、最小バイトが勝ちます。

サンプルデータ

値は、作成者のWebサイトの「クリーチャーカウントと推定」セクションにあるデータと一致する必要があります。すなわち

 n | output
---+-------
 1 | 0
 2 | 0
 3 | 1 
 4 | 0
 5 | 1
 6 | 1
 7 | 2
 8 | 2
 9 | 9
10 | 13
11 | 37
12 | 81

「プログラムはn=10TIO まで処理できる必要があります。」-それが実行速度の要件である場合、code-golfではなくcode-challengeを使用してください。後者は純粋なバイト最適化タスクを指します。
ジョナサンフレッチ

10
ここでの議論に基づいて、スコアがバイト数である限り、コードとゴルフの質問に実行速度の要件を設けても問題ないようです。
ピーターケイジ

2
+1 スパイラルシーケンスのように、この課題は理解しやすく、解決するのが非常に興味深いものですが、かなりのコードが必要です。:p
アーナウルド

1
それで…1から10の間のnに対して、入力を受け取って上のリストから出力を返すだけですか?ルックアップテーブルだけを使用できますか?
BradC

6
n=10

回答:


5

JavaScript(Node.js)480 417バイト

@Arnauldのおかげで-63バイト。ワオ。

n=>(E=(x,y,d,k,h)=>V[k=[x+=1-(d%=3),y+=~d%3+1,d]]?0:(V[k]=1,h=H.find(h=>h[0]==x&h[1]==y))?(d^(t=2-h[2])?E(x,y,t)||E(x,y,h[2]*2):E(x,y,t+2)):[x,y,0],I=c=>c.map(([x,y,t])=>[x-g(0),y-g(1),t],g=p=>Math.min(...c.map(h=>h[p]))).sort(),S=e=>(V={},e=E(0,0,0))?(--n&&H.pop(H.push(e),S(),S(e[2]=1),S(e[2]=2)),++n):n-1||E[I(c=H)]||[0,0,0,++N,0,0].map(r=>E[I(c=c.map(([x,y,t])=>[-x-y,r?y:x,(r?t*2:t+1)%3]))]=1))(H=[[N=0,0,1]])&&N

オンラインでお試しください!

第一に、その答えが私をより深く掘り下げるインスピレーションを与えてくれたアーナウルドに敬意を表します。コードをより簡単に比較できるように、コードの一部を意図的にArnauldと同じ変数を使用するように変更しましたが、アルゴリズムをオリジナルにしようと努力しました。

空のヘクスを検索する

クリーチャーの検索は次のとおりです。

  • 0、0のタイル1でタイルのリストを初期化します
  • 再帰的に:
    • クリーチャーを完了するために必要な空のヘクスを検索します
    • 空のヘックスが見つかった場合
      • タイル0,1,2の各タイプを空の16進数に追加し、再帰します
    • 空のヘックスが見つからない場合
      • クリーチャーが正しいサイズで、動物園にまだいない場合
        • 1で見つかった個別のクリーチャーの数を増やす
        • クリーチャーのすべての回転と反射を動物園に追加します

空のヘクスの検索により、興味深い対称性が明らかになりました。Arnauldは、6つの方向のうち1つを無視できることを発見しましたが、実際には6つのうち3つを無視することができます!

Arnauldの元の方向とタイルキーを次に示します。

Arnauldの方向とタイルキー

青い点でタイプ1のタイルAから開始すると想像してください。d = 0とd = 5で再帰する必要があるようです。ただし、d = 0に配置されたタイルは必ずd = 4に出口を持ち、d = 5でタイルAを出るのと同じヘックスを訪問します。それがArnauldの発見であり、それが私が考え始めたものです。

次のことに注意してください。

  • d = 0に出口があるすべてのタイルには、d = 5に出口があります
  • d = 2に出口があるすべてのタイルには、d = 1に出口があります
  • d = 4に出口があるすべてのタイルには、d = 3に出口があります

  • d = 0から入力できるすべてのタイルには、d = 4に出口があります

  • d = 2から入力できるすべてのタイルには、d = 0に出口があります
  • d = 4から入力できるすべてのタイルには、d = 2に出口があります

これは、方向0、2、4のみを考慮する必要があることを意味します。方向1,3,5で到達可能なヘクスは、方向0,2または4を使用して隣接ヘクスから到達できるため、方向1,3,5の出口は無視できます。

なんてかっこいい!?

ラベルが変更されたルート

そのため、次のようにルートとタイルのラベルを変更します(Arnauldの画像を編集)

簡略化された方向

これで、タイル、エントリ、および出口の間に次の関係ができました。

    |  t=0  |  t=1  |  t=2
----+-------+-------+-------
d=0 |  0,2  |  1,2  |    2
d=1 |  0,2  |    0  |  0,1
d=2 |    1  |  1,2  |  0,1

出口は次のとおりです。d + t == 2?(4-t)%3:2-tおよび2 * t%3

六角形の回転と反射

回転と反射については、x、y、z立方体座標の代わりにx、y 六角形の軸座標を試すことにしました。

-1,2   0,2   1,2   2,2
    0,1   1,1   2,1
 0,0   1,0   2,0   3,0

このシステムでは、回転と反射が予想よりも簡単でした。

120 Rotation:   x=-x-y   y=x   t=(t+1)%3
Reflection:     x=-x-y   y=y   t=(t*2)%3

実行したすべての組み合わせを取得するには:rot、rot、rot、reflect、rot、rot

コード(オリジナル480バイト)

f=n=>(
    // H:list of filled hexes [x,y,tile] during search for a complete creature
    // N:number of distinct creatures of size n
    // B:record of all orientations of all creatures already found
    H=[[0,0,1]],N=0,B={},

// E: find an empty hex required to complete creature starting in direction d from x,y
    E=(x,y,d,k,h)=>(
        x+=1-d,
        y+=1-(d+1)%3,
        // V: list of visited hexes during this search in E
        V[k=[x,y,d]] ? 
            0
        : (V[k]=1, h=H.find(h=>h[0]==x&&h[1]==y)) ? 
            // this hex is filled, so continue search in 1 or 2 directions
            (d==2-h[2] ? E(x,y,(4-h[2])%3) : (E(x,y,2-h[2]) || E(x,y,h[2]*2%3))) 
        : [x,y,0] // return the empty hex 
    ),

    // I: construct unique identifier for creature c by moving it so x>=0 and y>=0
    I=c=>(
        M=[0,1].map(p=>Math.min(...c.map(h=>h[p]))),
        c.map(([x,y,t])=>[x-M[0],y-M[1],t]).sort()
    ),

    // A: add complete creature c to B
    A=c=>{
        n==1&&!B[I(c)]&&(
            // creature is correct size and is not already in B
            N++,
            [0,0,0,1,0,0].map(
                // Add all rotations and reflections of creature into B
                // '0' marks a rotation, '1' marks a (vertical) reflection
                // rotation:   x=-x-y   y=x   t=(t+1)%3
                // reflection: x=-x-y   y=y   t=(t*2)%3
                r=>B[I(c=c.map(([x,y,t])=>[-x-y,r?y:x,(r?t*2:t+1)%3]))]=1)          
        )
    },

    // S: recursively search for complete creatures starting with hexes H
    S=e=>{
        V={};
        (e=E(0,0,0)) ?
            // e is a required empty hex, so try filling it with tiles 0,1,2
            (--n && (H.push(e),S(),S(e[2]=1),S(e[2]=2),H.pop()), ++n)
        : A(H) // creature is complete, so add it to B
    },

    S(),
    N
)

コード(Arnauld 417バイト)

Arnauldは63バイトの節約を送ってくれました。これはトリックを使って頭を包むのにかなり時間がかかりました。面白い編集がたくさんあるので、自分のバージョンと対比できるように、彼のコードを下に書きます(コメントを追加しました)。

f=n=>(
    // E:find an empty hex required to complete creature starting in direction d from x,y
    E=(x,y,d,k,h)=>
      V[k=[x+=1-(d%=3),y+=~d%3+1,d]] ?
        0
      :(V[k]=1,h=H.find(h=>h[0]==x&h[1]==y)) ?
        (d^(t=2-h[2]) ? E(x,y,t) || E(x,y,h[2]*2) : E(x,y,t+2))
      :[x,y,0],

    // I: construct unique identifier for creature c by moving it so x>=0 and y>=0
    I=c=>c.map(([x,y,t])=>[x-g(0),y-g(1),t],g=p=>Math.min(...c.map(h=>h[p]))).sort(),

    // S: recursively search for complete creatures starting with hexes H
    S=e=>
      (V={},e=E(0,0,0)) ?
        (--n&&H.pop(H.push(e),S(),S(e[2]=1),S(e[2]=2)),++n)
      :n-1
        ||E[I(c=H)] 
        // creature is the correct size and has not been seen before
        // so record all rotations and reflections of creature in E[]
        ||[0,0,0,++N,0,0].map(r=>E[I(c=c.map(([x,y,t])=>[-x-y,r?y:x,(r?t*2:t+1)%3]))]=1)
)
// This wonderfully confusing syntax initializes globals and calls S()
(H=[[N=0,0,1]]) && N

道順についての素晴らしい洞察力!そして、これは私の答えのサイズ以下でゴルフできると思います。
アーナウド


@Arnauldそれは素晴らしい!今は大きな仕事の日がありますが、明日はこれをチェックするのを楽しみにしています。ありがとう。
ジョンリース

20

JavaScript(Node.js) 578 ... 433  431バイト

f=(n,T=[B=[N=0,0,0,1,1]])=>!n||T.some(([x,y,q,m])=>B.some((p,d)=>m>>d&1&&((p=x+~-s[d],q=y+~-s[d+2],t=T.find(([X,Y])=>X==p&Y==q))?(q=t[3])&(p=D[d*3+t[4]])^p?t[f(n,T,t[3]|=p),3]=q:0:[0,1,2].map(t=>f(n-1,[...T,[p,q,-p-q,D[d*3+t],t]])))),s="2100122",D=Buffer("160).(9!'8 &$<%"))|n>1||[0,1,2,1,2,0].some((_,d,A)=>B[k=T.map(a=>[(h=n=>Math.min(...T.map(R=a=>a[A[(d+n)%6]]))-R(a))(0),h(3),(x=(a[4]+d*2)%3,d>2)*x?3-x:x]).sort()])?N:B[k]=++N

n=1n=13

どうやって?

方向とタイル

6方向のコンパスとタイルには次のコードを使用します。

ルートとタイル

クリーチャーは青だと仮定します。

接続

特定の方向に特定のタイルを入力するときに、クリーチャーのどの部分を他のタイルに接続する必要があるかを知るためのテーブルが必要です。

     |  T=0  |  T=1  |  T=2
-----+-------+-------+-------
 d=0 | 0,4,5 | 1,2,4 |   4
 d=1 | 0,3,5 | 1,2,3 |   3
 d=2 | 0,3,4 |   0   | 0,1,2
 d=3 | 3,4,5 |   5   | 1,2,5
 d=4 |   2   | 2,3,4 | 0,2,5
 d=5 |   1   | 1,3,4 | 0,1,5

例:

15134

接続

5

     |  T=0  |  T=1  |  T=2
-----+-------+-------+-------
 d=0 |  0,4  | 1,2,4 |   4
 d=1 |  0,3  | 1,2,3 |   3
 d=2 | 0,3,4 |   0   | 0,1,2
 d=3 |  3,4  |   -   |  1,2
 d=4 |   2   | 2,3,4 |  0,2

+32

     |  T=0  |  T=1  |  T=2              |  T=0  |  T=1  |  T=2
-----+-------+-------+-------       -----+-------+-------+-------
 d=0 |   17  |   22  |   16          d=0 |  "1"  |  "6"  |  "0"
 d=1 |    9  |   14  |    8          d=1 |  ")"  |  "."  |  "("
 d=2 |   25  |    1  |    7    -->   d=2 |  "9"  |  "!"  |  "'"
 d=3 |   24  |    0  |    6          d=3 |  "8"  |  " "  |  "&"
 d=4 |    4  |   28  |    5          d=4 |  "$"  |  "<"  |  "%"

平坦化されると、次のようになります。

D = Buffer("160).(9!'8 &$<%")

座標

x+y+z=0

キューブ座標

クレジット:www.redblobgames.com

これにより、アルゴリズムの最終ステップで回転と反射を処理しやすくなります。

タイルエンコーディング

タイルはリストに保存され、特定の順序はありません。つまり、2Dの動的な割り当てについて心配する必要はなく、既存のタイルを簡単に反復処理できます。欠点は、特定の座標を指定するとfind()、リスト内の対応するタイルが必要になることです。

(x,y,z,m,t)

  • (x,y,z)
  • m
  • t012

アルゴリズム

1(0,0,0)0

初期タイル

したがって、このタイルはとしてエンコードされ[0,0,0,1,1]ます。

各反復で、次を探します。

  • 接続が欠落しているタイル:この場合、各タイプのタイルとの接続を連続して完了しようとします。

  • 既に接続されているが、異なる方向に到達したために新しい接続を追加する必要があるタイル:この場合、方向マスクを更新し(ビット単位のORを使用)、新しい反復を強制します。

すべての接続が有効、要求されたタイル数に達した場合それが新しいクリーチャーであるか、既存のクリーチャーの修正バージョンであるかをテストする必要があります。

  1. 次の変換を適用します。

    • (x,y)(x,y)(y,z)(z,x)

    • (x,y)(y,x)(z,y)(x,z)

  2. (0,0)

  3. 座標とタイプに従ってタイルを並べ替えます。(このソートは辞書式順序で処理されますが、これは問題ありません。)

  4. 最終的に、結果のリストを他のキーと比較できるキー文字列に強制します。

  5. 既知のキーが一致するとすぐに中止するか、新しいキーを保存し、変換によって既知のキーが得られない場合は最終結果をインクリメントします。

コメント済み

f = (n, T = [B = [N = 0, 0, 0, 1, 1]]) =>
  // abort if n = 0
  !n ||
  // for each tile in T
  T.some(([x, y, q, m]) =>
    // for d = 0 to d = 4
    B.some((p, d) =>
      // if this tile requires a connection in this direction
      m >> d & 1 && (
        // look for a connected tile t at the corresponding position (p, q)
        (
          p = x + ~-s[d],
          q = y + ~-s[d + 2],
          t = T.find(([X, Y]) => X == p & Y == q)
        ) ?
          // if t exists, make sure that its direction mask is up-to-date
          (q = t[3]) & (p = D[d * 3 + t[4]]) ^ p ?
            // if it's not, update it and force a new iteration
            t[f(n, T, t[3] |= p), 3] = q
          :
            0
        :
          // if t does not exist, try each type of tile at this position
          [0, 1, 2].map(t => f(n - 1, [...T, [p, q, -p - q, D[d * 3 + t], t]]))
      )
    ),
    // s is used to apply (dx, dy)
    s = "2100122",
    // D holds the direction masks for the connections
    D = Buffer("160).(9!'8 &$<%")
  ) |
  // stop here if the above some() was truthy or we have more tiles to add
  n > 1 ||
  // otherwise, apply the transformations
  [0, 1, 2, 1, 2, 0].some((_, d, A) =>
    B[
      // compute the key k
      k =
        // by generating the updated tuples [x, y, type] and sorting them
        T.map(a =>
          [
            // transform the 1st coordinate
            (h = n => Math.min(...T.map(R = a => a[A[(d + n) % 6]])) - R(a))(0),
            // transform the 2nd coordinate
            h(3),
            // update the type
            (x = (a[4] + d * 2) % 3, d > 2) * x ? 3 - x : x
          ]
        ).sort()
    ]
  ) ?
    // if the key was found, just return N
    N
  :
    // if this is a new creature, store its key and increment N
    B[k] = ++N

この答えが大好きです。週末に火をつけるために私はすべて解雇されました!
ジョンリース

私はあなたが面白いと思うことを願う答えを投稿しようとしています。私の説明を助けるためにあなたの画像の1つを使用しても大丈夫でしょうか?もちろんクレジットを差し上げます。
ジョンリース

@JohnReesもちろん、問題ありません。
アーナルド
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