cube.c

   1 /*
   2  * cube.c: Cube game.
   3  */
   4
   5 #include <stdio.h>
   6 #include <stdlib.h>
   7 #include <string.h>
   8 #include <assert.h>
   9 #include <ctype.h>
  10 #include <math.h>
  11
  12 #include "puzzles.h"
  13
  14 #define MAXVERTICES 20
  15 #define MAXFACES 20
  16 #define MAXORDER 4
  17 struct solid {
  18     int nvertices;
  19     float vertices[MAXVERTICES * 3];   /* 3*npoints coordinates */
  20     int order;
  21     int nfaces;
  22     int faces[MAXFACES * MAXORDER];    /* order*nfaces point indices */
  23     float normals[MAXFACES * 3];       /* 3*npoints vector components */
  24     float shear;                       /* isometric shear for nice drawing */
  25     float border;                      /* border required around arena */
  26 };
  27
  28 static const struct solid s_tetrahedron = {
  29     4,
  30     {
  31         0.0F, -0.57735026919F, -0.20412414523F,
  32         -0.5F, 0.28867513459F, -0.20412414523F,
  33         0.0F, -0.0F, 0.6123724357F,
  34         0.5F, 0.28867513459F, -0.20412414523F,
  35     },
  36     3, 4,
  37     {
  38         0,2,1, 3,1,2, 2,0,3, 1,3,0
  39     },
  40     {
  41         -0.816496580928F, -0.471404520791F, 0.333333333334F,
  42         0.0F, 0.942809041583F, 0.333333333333F,
  43         0.816496580928F, -0.471404520791F, 0.333333333334F,
  44         0.0F, 0.0F, -1.0F,
  45     },
  46     0.0F, 0.3F
  47 };
  48
  49 static const struct solid s_cube = {
  50     8,
  51     {
  52         -0.5F,-0.5F,-0.5F, -0.5F,-0.5F,+0.5F,
  53         -0.5F,+0.5F,-0.5F, -0.5F,+0.5F,+0.5F,
  54         +0.5F,-0.5F,-0.5F, +0.5F,-0.5F,+0.5F,
  55         +0.5F,+0.5F,-0.5F, +0.5F,+0.5F,+0.5F,
  56     },
  57     4, 6,
  58     {
  59         0,1,3,2, 1,5,7,3, 5,4,6,7, 4,0,2,6, 0,4,5,1, 3,7,6,2
  60     },
  61     {
  62         -1.0F,0.0F,0.0F, 0.0F,0.0F,+1.0F,
  63         +1.0F,0.0F,0.0F, 0.0F,0.0F,-1.0F,
  64         0.0F,-1.0F,0.0F, 0.0F,+1.0F,0.0F
  65     },
  66     0.3F, 0.5F
  67 };
  68
  69 static const struct solid s_octahedron = {
  70     6,
  71     {
  72         -0.5F, -0.28867513459472505F, 0.4082482904638664F,
  73         0.5F, 0.28867513459472505F, -0.4082482904638664F,
  74         -0.5F, 0.28867513459472505F, -0.4082482904638664F,
  75         0.5F, -0.28867513459472505F, 0.4082482904638664F,
  76         0.0F, -0.57735026918945009F, -0.4082482904638664F,
  77         0.0F, 0.57735026918945009F, 0.4082482904638664F,
  78     },
  79     3, 8,
  80     {
  81         4,0,2, 0,5,2, 0,4,3, 5,0,3, 1,4,2, 5,1,2, 4,1,3, 1,5,3
  82     },
  83     {
  84         -0.816496580928F, -0.471404520791F, -0.333333333334F,
  85         -0.816496580928F, 0.471404520791F, 0.333333333334F,
  86         0.0F, -0.942809041583F, 0.333333333333F,
  87         0.0F, 0.0F, 1.0F,
  88         0.0F, 0.0F, -1.0F,
  89         0.0F, 0.942809041583F, -0.333333333333F,
  90         0.816496580928F, -0.471404520791F, -0.333333333334F,
  91         0.816496580928F, 0.471404520791F, 0.333333333334F,
  92     },
  93     0.0F, 0.5F
  94 };
  95
  96 static const struct solid s_icosahedron = {
  97     12,
  98     {
  99         0.0F, 0.57735026919F, 0.75576131408F,
 100         0.0F, -0.93417235896F, 0.17841104489F,
 101         0.0F, 0.93417235896F, -0.17841104489F,
 102         0.0F, -0.57735026919F, -0.75576131408F,
 103         -0.5F, -0.28867513459F, 0.75576131408F,
 104         -0.5F, 0.28867513459F, -0.75576131408F,
 105         0.5F, -0.28867513459F, 0.75576131408F,
 106         0.5F, 0.28867513459F, -0.75576131408F,
 107         -0.80901699437F, 0.46708617948F, 0.17841104489F,
 108         0.80901699437F, 0.46708617948F, 0.17841104489F,
 109         -0.80901699437F, -0.46708617948F, -0.17841104489F,
 110         0.80901699437F, -0.46708617948F, -0.17841104489F,
 111     },
 112     3, 20,
 113     {
 114         8,0,2,  0,9,2,  1,10,3, 11,1,3,  0,4,6,
 115         4,1,6,  5,2,7,  3,5,7,  4,8,10,  8,5,10,
 116         9,6,11, 7,9,11,  0,8,4,  9,0,6,  10,1,4,
 117         1,11,6, 8,2,5,  2,9,7,  3,10,5, 11,3,7,
 118     },
 119     {
 120         -0.356822089773F, 0.87267799625F, 0.333333333333F,
 121         0.356822089773F, 0.87267799625F, 0.333333333333F,
 122         -0.356822089773F, -0.87267799625F, -0.333333333333F,
 123         0.356822089773F, -0.87267799625F, -0.333333333333F,
 124         -0.0F, 0.0F, 1.0F,
 125         0.0F, -0.666666666667F, 0.745355992501F,
 126         0.0F, 0.666666666667F, -0.745355992501F,
 127         0.0F, 0.0F, -1.0F,
 128         -0.934172358963F, -0.12732200375F, 0.333333333333F,
 129         -0.934172358963F, 0.12732200375F, -0.333333333333F,
 130         0.934172358963F, -0.12732200375F, 0.333333333333F,
 131         0.934172358963F, 0.12732200375F, -0.333333333333F,
 132         -0.57735026919F, 0.333333333334F, 0.745355992501F,
 133         0.57735026919F, 0.333333333334F, 0.745355992501F,
 134         -0.57735026919F, -0.745355992501F, 0.333333333334F,
 135         0.57735026919F, -0.745355992501F, 0.333333333334F,
 136         -0.57735026919F, 0.745355992501F, -0.333333333334F,
 137         0.57735026919F, 0.745355992501F, -0.333333333334F,
 138         -0.57735026919F, -0.333333333334F, -0.745355992501F,
 139         0.57735026919F, -0.333333333334F, -0.745355992501F,
 140     },
 141     0.0F, 0.8F
 142 };
 143
 144 enum {
 145     TETRAHEDRON, CUBE, OCTAHEDRON, ICOSAHEDRON
 146 };
 147 static const struct solid *solids[] = {
 148     &s_tetrahedron, &s_cube, &s_octahedron, &s_icosahedron
 149 };
 150
 151 enum {
 152     COL_BACKGROUND,
 153     COL_BORDER,
 154     COL_BLUE,
 155     NCOLOURS
 156 };
 157
 158 enum { LEFT, RIGHT, UP, DOWN, UP_LEFT, UP_RIGHT, DOWN_LEFT, DOWN_RIGHT };
 159
 160 #define PREFERRED_GRID_SCALE 48
 161 #define GRID_SCALE (ds->gridscale)
 162 #define ROLLTIME 0.13F
 163
 164 #define SQ(x) ( (x) * (x) )
 165
 166 #define MATMUL(ra,m,a) do { \
 167     float rx, ry, rz, xx = (a)[0], yy = (a)[1], zz = (a)[2], *mat = (m); \
 168     rx = mat[0] * xx + mat[3] * yy + mat[6] * zz; \
 169     ry = mat[1] * xx + mat[4] * yy + mat[7] * zz; \
 170     rz = mat[2] * xx + mat[5] * yy + mat[8] * zz; \
 171     (ra)[0] = rx; (ra)[1] = ry; (ra)[2] = rz; \
 172 } while (0)
 173
 174 #define APPROXEQ(x,y) ( SQ(x-y) < 0.1 )
 175
 176 struct grid_square {
 177     float x, y;
 178     int npoints;
 179     float points[8];                   /* maximum */
 180     int directions[8];                 /* bit masks showing point pairs */
 181     int flip;
 182     int blue;
 183     int tetra_class;
 184 };
 185
 186 struct game_params {
 187     int solid;
 188     /*
 189      * Grid dimensions. For a square grid these are width and
 190      * height respectively; otherwise the grid is a hexagon, with
 191      * the top side and the two lower diagonals having length d1
 192      * and the remaining three sides having length d2 (so that
 193      * d1==d2 gives a regular hexagon, and d2==0 gives a triangle).
 194      */
 195     int d1, d2;
 196 };
 197
 198 struct game_state {
 199     struct game_params params;
 200     const struct solid *solid;
 201     int *facecolours;
 202     struct grid_square *squares;
 203     int nsquares;
 204     int current;                       /* index of current grid square */
 205     int sgkey[2];                      /* key-point indices into grid sq */
 206     int dgkey[2];                      /* key-point indices into grid sq */
 207     int spkey[2];                      /* key-point indices into polyhedron */
 208     int dpkey[2];                      /* key-point indices into polyhedron */
 209     int previous;
 210     float angle;
 211     int completed;
 212     int movecount;
 213 };
 214
 215 static game_params *default_params(void)
 216 {
 217     game_params *ret = snew(game_params);
 218
 219     ret->solid = CUBE;
 220     ret->d1 = 4;
 221     ret->d2 = 4;
 222
 223     return ret;
 224 }
 225
 226 static int game_fetch_preset(int i, char **name, game_params **params)
 227 {
 228     game_params *ret = snew(game_params);
 229     char *str;
 230
 231     switch (i) {
 232       case 0:
 233         str = "Cube";
 234         ret->solid = CUBE;
 235         ret->d1 = 4;
 236         ret->d2 = 4;
 237         break;
 238       case 1:
 239         str = "Tetrahedron";
 240         ret->solid = TETRAHEDRON;
 241         ret->d1 = 1;
 242         ret->d2 = 2;
 243         break;
 244       case 2:
 245         str = "Octahedron";
 246         ret->solid = OCTAHEDRON;
 247         ret->d1 = 2;
 248         ret->d2 = 2;
 249         break;
 250       case 3:
 251         str = "Icosahedron";
 252         ret->solid = ICOSAHEDRON;
 253         ret->d1 = 3;
 254         ret->d2 = 3;
 255         break;
 256       default:
 257         sfree(ret);
 258         return FALSE;
 259     }
 260
 261     *name = dupstr(str);
 262     *params = ret;
 263     return TRUE;
 264 }
 265
 266 static void free_params(game_params *params)
 267 {
 268     sfree(params);
 269 }
 270
 271 static game_params *dup_params(game_params *params)
 272 {
 273     game_params *ret = snew(game_params);
 274     *ret = *params;                    /* structure copy */
 275     return ret;
 276 }
 277
 278 static void decode_params(game_params *ret, char const *string)
 279 {
 280     switch (*string) {
 281       case 't': ret->solid = TETRAHEDRON; string++; break;
 282       case 'c': ret->solid = CUBE;        string++; break;
 283       case 'o': ret->solid = OCTAHEDRON;  string++; break;
 284       case 'i': ret->solid = ICOSAHEDRON; string++; break;
 285       default: break;
 286     }
 287     ret->d1 = ret->d2 = atoi(string);
 288     while (*string && isdigit((unsigned char)*string)) string++;
 289     if (*string == 'x') {
 290         string++;
 291         ret->d2 = atoi(string);
 292     }
 293 }
 294
 295 static char *encode_params(game_params *params, int full)
 296 {
 297     char data[256];
 298
 299     assert(params->solid >= 0 && params->solid < 4);
 300     sprintf(data, "%c%dx%d", "tcoi"[params->solid], params->d1, params->d2);
 301
 302     return dupstr(data);
 303 }
 304 typedef void (*egc_callback)(void *, struct grid_square *);
 305
 306 static void enum_grid_squares(game_params *params, egc_callback callback, void *ctx)
 307 {
 308     const struct solid *solid = solids[params->solid];
 309
 310     if (solid->order == 4) {
 311         int x, y;
 312
 313         for (y = 0; y < params->d2; y++)
 314             for (x = 0; x < params->d1; x++) {
 315                 struct grid_square sq;
 316
 317                 sq.x = (float)x;
 318                 sq.y = (float)y;
 319                 sq.points[0] = x - 0.5F;
 320                 sq.points[1] = y - 0.5F;
 321                 sq.points[2] = x - 0.5F;
 322                 sq.points[3] = y + 0.5F;
 323                 sq.points[4] = x + 0.5F;
 324                 sq.points[5] = y + 0.5F;
 325                 sq.points[6] = x + 0.5F;
 326                 sq.points[7] = y - 0.5F;
 327                 sq.npoints = 4;
 328
 329                 sq.directions[LEFT]  = 0x03;   /* 0,1 */
 330                 sq.directions[RIGHT] = 0x0C;   /* 2,3 */
 331                 sq.directions[UP]    = 0x09;   /* 0,3 */
 332                 sq.directions[DOWN]  = 0x06;   /* 1,2 */
 333                 sq.directions[UP_LEFT] = 0;   /* no diagonals in a square */
 334                 sq.directions[UP_RIGHT] = 0;   /* no diagonals in a square */
 335                 sq.directions[DOWN_LEFT] = 0;   /* no diagonals in a square */
 336                 sq.directions[DOWN_RIGHT] = 0;   /* no diagonals in a square */
 337
 338                 sq.flip = FALSE;
 339
 340                 /*
 341                  * This is supremely irrelevant, but just to avoid
 342                  * having any uninitialised structure members...
 343                  */
 344                 sq.tetra_class = 0;
 345
 346                 callback(ctx, &sq);
 347             }
 348     } else {
 349         int row, rowlen, other, i, firstix = -1;
 350         float theight = (float)(sqrt(3) / 2.0);
 351
 352         for (row = 0; row < params->d1 + params->d2; row++) {
 353             if (row < params->d2) {
 354                 other = +1;
 355                 rowlen = row + params->d1;
 356             } else {
 357                 other = -1;
 358                 rowlen = 2*params->d2 + params->d1 - row;
 359             }
 360
 361             /*
 362              * There are `rowlen' down-pointing triangles.
 363              */
 364             for (i = 0; i < rowlen; i++) {
 365                 struct grid_square sq;
 366                 int ix;
 367                 float x, y;
 368
 369                 ix = (2 * i - (rowlen-1));
 370                 x = ix * 0.5F;
 371                 y = theight * row;
 372                 sq.x = x;
 373                 sq.y = y + theight / 3;
 374                 sq.points[0] = x - 0.5F;
 375                 sq.points[1] = y;
 376                 sq.points[2] = x;
 377                 sq.points[3] = y + theight;
 378                 sq.points[4] = x + 0.5F;
 379                 sq.points[5] = y;
 380                 sq.npoints = 3;
 381
 382                 sq.directions[LEFT]  = 0x03;   /* 0,1 */
 383                 sq.directions[RIGHT] = 0x06;   /* 1,2 */
 384                 sq.directions[UP]    = 0x05;   /* 0,2 */
 385                 sq.directions[DOWN]  = 0;      /* invalid move */
 386
 387                 /*
 388                  * Down-pointing triangle: both the up diagonals go
 389                  * up, and the down ones go left and right.
 390                  */
 391                 sq.directions[UP_LEFT] = sq.directions[UP_RIGHT] =
 392                     sq.directions[UP];
 393                 sq.directions[DOWN_LEFT] = sq.directions[LEFT];
 394                 sq.directions[DOWN_RIGHT] = sq.directions[RIGHT];
 395
 396                 sq.flip = TRUE;
 397
 398                 if (firstix < 0)
 399                     firstix = ix & 3;
 400                 ix -= firstix;
 401                 sq.tetra_class = ((row+(ix&1)) & 2) ^ (ix & 3);
 402
 403                 callback(ctx, &sq);
 404             }
 405
 406             /*
 407              * There are `rowlen+other' up-pointing triangles.
 408              */
 409             for (i = 0; i < rowlen+other; i++) {
 410                 struct grid_square sq;
 411                 int ix;
 412                 float x, y;
 413
 414                 ix = (2 * i - (rowlen+other-1));
 415                 x = ix * 0.5F;
 416                 y = theight * row;
 417                 sq.x = x;
 418                 sq.y = y + 2*theight / 3;
 419                 sq.points[0] = x + 0.5F;
 420                 sq.points[1] = y + theight;
 421                 sq.points[2] = x;
 422                 sq.points[3] = y;
 423                 sq.points[4] = x - 0.5F;
 424                 sq.points[5] = y + theight;
 425                 sq.npoints = 3;
 426
 427                 sq.directions[LEFT]  = 0x06;   /* 1,2 */
 428                 sq.directions[RIGHT] = 0x03;   /* 0,1 */
 429                 sq.directions[DOWN]  = 0x05;   /* 0,2 */
 430                 sq.directions[UP]    = 0;      /* invalid move */
 431
 432                 /*
 433                  * Up-pointing triangle: both the down diagonals go
 434                  * down, and the up ones go left and right.
 435                  */
 436                 sq.directions[DOWN_LEFT] = sq.directions[DOWN_RIGHT] =
 437                     sq.directions[DOWN];
 438                 sq.directions[UP_LEFT] = sq.directions[LEFT];
 439                 sq.directions[UP_RIGHT] = sq.directions[RIGHT];
 440
 441                 sq.flip = FALSE;
 442
 443                 if (firstix < 0)
 444                     firstix = (ix - 1) & 3;
 445                 ix -= firstix;
 446                 sq.tetra_class = ((row+(ix&1)) & 2) ^ (ix & 3);
 447
 448                 callback(ctx, &sq);
 449             }
 450         }
 451     }
 452 }
 453
 454 static int grid_area(int d1, int d2, int order)
 455 {
 456     /*
 457      * An NxM grid of squares has NM squares in it.
 458      *
 459      * A grid of triangles with dimensions A and B has a total of
 460      * A^2 + B^2 + 4AB triangles in it. (You can divide it up into
 461      * a side-A triangle containing A^2 subtriangles, a side-B
 462      * triangle containing B^2, and two congruent parallelograms,
 463      * each with side lengths A and B, each therefore containing AB
 464      * two-triangle rhombuses.)
 465      */
 466     if (order == 4)
 467         return d1 * d2;
 468     else
 469         return d1*d1 + d2*d2 + 4*d1*d2;
 470 }
 471
 472 static config_item *game_configure(game_params *params)
 473 {
 474     config_item *ret = snewn(4, config_item);
 475     char buf[80];
 476
 477     ret[0].name = "Type of solid";
 478     ret[0].type = C_CHOICES;
 479     ret[0].sval = ":Tetrahedron:Cube:Octahedron:Icosahedron";
 480     ret[0].ival = params->solid;
 481
 482     ret[1].name = "Width / top";
 483     ret[1].type = C_STRING;
 484     sprintf(buf, "%d", params->d1);
 485     ret[1].sval = dupstr(buf);
 486     ret[1].ival = 0;
 487
 488     ret[2].name = "Height / bottom";
 489     ret[2].type = C_STRING;
 490     sprintf(buf, "%d", params->d2);
 491     ret[2].sval = dupstr(buf);
 492     ret[2].ival = 0;
 493
 494     ret[3].name = NULL;
 495     ret[3].type = C_END;
 496     ret[3].sval = NULL;
 497     ret[3].ival = 0;
 498
 499     return ret;
 500 }
 501
 502 static game_params *custom_params(config_item *cfg)
 503 {
 504     game_params *ret = snew(game_params);
 505
 506     ret->solid = cfg[0].ival;
 507     ret->d1 = atoi(cfg[1].sval);
 508     ret->d2 = atoi(cfg[2].sval);
 509
 510     return ret;
 511 }
 512
 513 static void count_grid_square_callback(void *ctx, struct grid_square *sq)
 514 {
 515     int *classes = (int *)ctx;
 516     int thisclass;
 517
 518     if (classes[4] == 4)
 519         thisclass = sq->tetra_class;
 520     else if (classes[4] == 2)
 521         thisclass = sq->flip;
 522     else
 523         thisclass = 0;
 524
 525     classes[thisclass]++;
 526 }
 527
 528 static char *validate_params(game_params *params, int full)
 529 {
 530     int classes[5];
 531     int i;
 532
 533     if (params->solid < 0 || params->solid >= lenof(solids))
 534         return "Unrecognised solid type";
 535
 536     if (solids[params->solid]->order == 4) {
 537         if (params->d1 <= 0 || params->d2 <= 0)
 538             return "Both grid dimensions must be greater than zero";
 539     } else {
 540         if (params->d1 <= 0 && params->d2 <= 0)
 541             return "At least one grid dimension must be greater than zero";
 542     }
 543
 544     for (i = 0; i < 4; i++)
 545         classes[i] = 0;
 546     if (params->solid == TETRAHEDRON)
 547         classes[4] = 4;
 548     else if (params->solid == OCTAHEDRON)
 549         classes[4] = 2;
 550     else
 551         classes[4] = 1;
 552     enum_grid_squares(params, count_grid_square_callback, classes);
 553
 554     for (i = 0; i < classes[4]; i++)
 555         if (classes[i] < solids[params->solid]->nfaces / classes[4])
 556             return "Not enough grid space to place all blue faces";
 557
 558     if (grid_area(params->d1, params->d2, solids[params->solid]->order) <
 559         solids[params->solid]->nfaces + 1)
 560         return "Not enough space to place the solid on an empty square";
 561
 562     return NULL;
 563 }
 564
 565 struct grid_data {
 566     int *gridptrs[4];
 567     int nsquares[4];
 568     int nclasses;
 569     int squareindex;
 570 };
 571
 572 static void classify_grid_square_callback(void *ctx, struct grid_square *sq)
 573 {
 574     struct grid_data *data = (struct grid_data *)ctx;
 575     int thisclass;
 576
 577     if (data->nclasses == 4)
 578         thisclass = sq->tetra_class;
 579     else if (data->nclasses == 2)
 580         thisclass = sq->flip;
 581     else
 582         thisclass = 0;
 583
 584     data->gridptrs[thisclass][data->nsquares[thisclass]++] =
 585         data->squareindex++;
 586 }
 587
 588 static char *new_game_desc(game_params *params, random_state *rs,
 589                            char **aux, int interactive)
 590 {
 591     struct grid_data data;
 592     int i, j, k, m, area, facesperclass;
 593     int *flags;
 594     char *desc, *p;
 595
 596     /*
 597      * Enumerate the grid squares, dividing them into equivalence
 598      * classes as appropriate. (For the tetrahedron, there is one
 599      * equivalence class for each face; for the octahedron there
 600      * are two classes; for the other two solids there's only one.)
 601      */
 602
 603     area = grid_area(params->d1, params->d2, solids[params->solid]->order);
 604     if (params->solid == TETRAHEDRON)
 605         data.nclasses = 4;
 606     else if (params->solid == OCTAHEDRON)
 607         data.nclasses = 2;
 608     else
 609         data.nclasses = 1;
 610     data.gridptrs[0] = snewn(data.nclasses * area, int);
 611     for (i = 0; i < data.nclasses; i++) {
 612         data.gridptrs[i] = data.gridptrs[0] + i * area;
 613         data.nsquares[i] = 0;
 614     }
 615     data.squareindex = 0;
 616     enum_grid_squares(params, classify_grid_square_callback, &data);
 617
 618     facesperclass = solids[params->solid]->nfaces / data.nclasses;
 619
 620     for (i = 0; i < data.nclasses; i++)
 621         assert(data.nsquares[i] >= facesperclass);
 622     assert(data.squareindex == area);
 623
 624     /*
 625      * So now we know how many faces to allocate in each class. Get
 626      * on with it.
 627      */
 628     flags = snewn(area, int);
 629     for (i = 0; i < area; i++)
 630         flags[i] = FALSE;
 631
 632     for (i = 0; i < data.nclasses; i++) {
 633         for (j = 0; j < facesperclass; j++) {
 634             int n = random_upto(rs, data.nsquares[i]);
 635
 636             assert(!flags[data.gridptrs[i][n]]);
 637             flags[data.gridptrs[i][n]] = TRUE;
 638
 639             /*
 640              * Move everything else up the array. I ought to use a
 641              * better data structure for this, but for such small
 642              * numbers it hardly seems worth the effort.
 643              */
 644             while (n < data.nsquares[i]-1) {
 645                 data.gridptrs[i][n] = data.gridptrs[i][n+1];
 646                 n++;
 647             }
 648             data.nsquares[i]--;
 649         }
 650     }
 651
 652     /*
 653      * Now we know precisely which squares are blue. Encode this
 654      * information in hex. While we're looping over this, collect
 655      * the non-blue squares into a list in the now-unused gridptrs
 656      * array.
 657      */
 658     desc = snewn(area / 4 + 40, char);
 659     p = desc;
 660     j = 0;
 661     k = 8;
 662     m = 0;
 663     for (i = 0; i < area; i++) {
 664         if (flags[i]) {
 665             j |= k;
 666         } else {
 667             data.gridptrs[0][m++] = i;
 668         }
 669         k >>= 1;
 670         if (!k) {
 671             *p++ = "0123456789ABCDEF"[j];
 672             k = 8;
 673             j = 0;
 674         }
 675     }
 676     if (k != 8)
 677         *p++ = "0123456789ABCDEF"[j];
 678
 679     /*
 680      * Choose a non-blue square for the polyhedron.
 681      */
 682     sprintf(p, ",%d", data.gridptrs[0][random_upto(rs, m)]);
 683
 684     sfree(data.gridptrs[0]);
 685     sfree(flags);
 686
 687     return desc;
 688 }
 689
 690 static void add_grid_square_callback(void *ctx, struct grid_square *sq)
 691 {
 692     game_state *state = (game_state *)ctx;
 693
 694     state->squares[state->nsquares] = *sq;   /* structure copy */
 695     state->squares[state->nsquares].blue = FALSE;
 696     state->nsquares++;
 697 }
 698
 699 static int lowest_face(const struct solid *solid)
 700 {
 701     int i, j, best;
 702     float zmin;
 703
 704     best = 0;
 705     zmin = 0.0;
 706     for (i = 0; i < solid->nfaces; i++) {
 707         float z = 0;
 708
 709         for (j = 0; j < solid->order; j++) {
 710             int f = solid->faces[i*solid->order + j];
 711             z += solid->vertices[f*3+2];
 712         }
 713
 714         if (i == 0 || zmin > z) {
 715             zmin = z;
 716             best = i;
 717         }
 718     }
 719
 720     return best;
 721 }
 722
 723 static int align_poly(const struct solid *solid, struct grid_square *sq,
 724                       int *pkey)
 725 {
 726     float zmin;
 727     int i, j;
 728     int flip = (sq->flip ? -1 : +1);
 729
 730     /*
 731      * First, find the lowest z-coordinate present in the solid.
 732      */
 733     zmin = 0.0;
 734     for (i = 0; i < solid->nvertices; i++)
 735         if (zmin > solid->vertices[i*3+2])
 736             zmin = solid->vertices[i*3+2];
 737
 738     /*
 739      * Now go round the grid square. For each point in the grid
 740      * square, we're looking for a point of the polyhedron with the
 741      * same x- and y-coordinates (relative to the square's centre),
 742      * and z-coordinate equal to zmin (near enough).
 743      */
 744     for (j = 0; j < sq->npoints; j++) {
 745         int matches, index;
 746
 747         matches = 0;
 748         index = -1;
 749
 750         for (i = 0; i < solid->nvertices; i++) {
 751             float dist = 0;
 752
 753             dist += SQ(solid->vertices[i*3+0] * flip - sq->points[j*2+0] + sq->x);
 754             dist += SQ(solid->vertices[i*3+1] * flip - sq->points[j*2+1] + sq->y);
 755             dist += SQ(solid->vertices[i*3+2] - zmin);
 756
 757             if (dist < 0.1) {
 758                 matches++;
 759                 index = i;
 760             }
 761         }
 762
 763         if (matches != 1 || index < 0)
 764             return FALSE;
 765         pkey[j] = index;
 766     }
 767
 768     return TRUE;
 769 }
 770
 771 static void flip_poly(struct solid *solid, int flip)
 772 {
 773     int i;
 774
 775     if (flip) {
 776         for (i = 0; i < solid->nvertices; i++) {
 777             solid->vertices[i*3+0] *= -1;
 778             solid->vertices[i*3+1] *= -1;
 779         }
 780         for (i = 0; i < solid->nfaces; i++) {
 781             solid->normals[i*3+0] *= -1;
 782             solid->normals[i*3+1] *= -1;
 783         }
 784     }
 785 }
 786
 787 static struct solid *transform_poly(const struct solid *solid, int flip,
 788                                     int key0, int key1, float angle)
 789 {
 790     struct solid *ret = snew(struct solid);
 791     float vx, vy, ax, ay;
 792     float vmatrix[9], amatrix[9], vmatrix2[9];
 793     int i;
 794
 795     *ret = *solid;                     /* structure copy */
 796
 797     flip_poly(ret, flip);
 798
 799     /*
 800      * Now rotate the polyhedron through the given angle. We must
 801      * rotate about the Z-axis to bring the two vertices key0 and
 802      * key1 into horizontal alignment, then rotate about the
 803      * X-axis, then rotate back again.
 804      */
 805     vx = ret->vertices[key1*3+0] - ret->vertices[key0*3+0];
 806     vy = ret->vertices[key1*3+1] - ret->vertices[key0*3+1];
 807     assert(APPROXEQ(vx*vx + vy*vy, 1.0));
 808
 809     vmatrix[0] =  vx; vmatrix[3] = vy; vmatrix[6] = 0;
 810     vmatrix[1] = -vy; vmatrix[4] = vx; vmatrix[7] = 0;
 811     vmatrix[2] =   0; vmatrix[5] =  0; vmatrix[8] = 1;
 812
 813     ax = (float)cos(angle);
 814     ay = (float)sin(angle);
 815
 816     amatrix[0] = 1; amatrix[3] =   0; amatrix[6] =  0;
 817     amatrix[1] = 0; amatrix[4] =  ax; amatrix[7] = ay;
 818     amatrix[2] = 0; amatrix[5] = -ay; amatrix[8] = ax;
 819
 820     memcpy(vmatrix2, vmatrix, sizeof(vmatrix));
 821     vmatrix2[1] = vy;
 822     vmatrix2[3] = -vy;
 823
 824     for (i = 0; i < ret->nvertices; i++) {
 825         MATMUL(ret->vertices + 3*i, vmatrix, ret->vertices + 3*i);
 826         MATMUL(ret->vertices + 3*i, amatrix, ret->vertices + 3*i);
 827         MATMUL(ret->vertices + 3*i, vmatrix2, ret->vertices + 3*i);
 828     }
 829     for (i = 0; i < ret->nfaces; i++) {
 830         MATMUL(ret->normals + 3*i, vmatrix, ret->normals + 3*i);
 831         MATMUL(ret->normals + 3*i, amatrix, ret->normals + 3*i);
 832         MATMUL(ret->normals + 3*i, vmatrix2, ret->normals + 3*i);
 833     }
 834
 835     return ret;
 836 }
 837
 838 static char *validate_desc(game_params *params, char *desc)
 839 {
 840     int area = grid_area(params->d1, params->d2, solids[params->solid]->order);
 841     int i, j;
 842
 843     i = (area + 3) / 4;
 844     for (j = 0; j < i; j++) {
 845         int c = desc[j];
 846         if (c >= '0' && c <= '9') continue;
 847         if (c >= 'A' && c <= 'F') continue;
 848         if (c >= 'a' && c <= 'f') continue;
 849         return "Not enough hex digits at start of string";
 850         /* NB if desc[j]=='\0' that will also be caught here, so we're safe */
 851     }
 852
 853     if (desc[i] != ',')
 854         return "Expected ',' after hex digits";
 855
 856     i++;
 857     do {
 858         if (desc[i] < '0' || desc[i] > '9')
 859             return "Expected decimal integer after ','";
 860         i++;
 861     } while (desc[i]);
 862
 863     return NULL;
 864 }
 865
 866 static game_state *new_game(midend *me, game_params *params, char *desc)
 867 {
 868     game_state *state = snew(game_state);
 869     int area;
 870
 871     state->params = *params;           /* structure copy */
 872     state->solid = solids[params->solid];
 873
 874     area = grid_area(params->d1, params->d2, state->solid->order);
 875     state->squares = snewn(area, struct grid_square);
 876     state->nsquares = 0;
 877     enum_grid_squares(params, add_grid_square_callback, state);
 878     assert(state->nsquares == area);
 879
 880     state->facecolours = snewn(state->solid->nfaces, int);
 881     memset(state->facecolours, 0, state->solid->nfaces * sizeof(int));
 882
 883     /*
 884      * Set up the blue squares and polyhedron position according to
 885      * the game description.
 886      */
 887     {
 888         char *p = desc;
 889         int i, j, v;
 890
 891         j = 8;
 892         v = 0;
 893         for (i = 0; i < state->nsquares; i++) {
 894             if (j == 8) {
 895                 v = *p++;
 896                 if (v >= '0' && v <= '9')
 897                     v -= '0';
 898                 else if (v >= 'A' && v <= 'F')
 899                     v -= 'A' - 10;
 900                 else if (v >= 'a' && v <= 'f')
 901                     v -= 'a' - 10;
 902                 else
 903                     break;
 904             }
 905             if (v & j)
 906                 state->squares[i].blue = TRUE;
 907             j >>= 1;
 908             if (j == 0)
 909                 j = 8;
 910         }
 911
 912         if (*p == ',')
 913             p++;
 914
 915         state->current = atoi(p);
 916         if (state->current < 0 || state->current >= state->nsquares)
 917             state->current = 0;        /* got to do _something_ */
 918     }
 919
 920     /*
 921      * Align the polyhedron with its grid square and determine
 922      * initial key points.
 923      */
 924     {
 925         int pkey[4];
 926         int ret;
 927
 928         ret = align_poly(state->solid, &state->squares[state->current], pkey);
 929         assert(ret);
 930
 931         state->dpkey[0] = state->spkey[0] = pkey[0];
 932         state->dpkey[1] = state->spkey[0] = pkey[1];
 933         state->dgkey[0] = state->sgkey[0] = 0;
 934         state->dgkey[1] = state->sgkey[0] = 1;
 935     }
 936
 937     state->previous = state->current;
 938     state->angle = 0.0;
 939     state->completed = 0;
 940     state->movecount = 0;
 941
 942     return state;
 943 }
 944
 945 static game_state *dup_game(game_state *state)
 946 {
 947     game_state *ret = snew(game_state);
 948
 949     ret->params = state->params;           /* structure copy */
 950     ret->solid = state->solid;
 951     ret->facecolours = snewn(ret->solid->nfaces, int);
 952     memcpy(ret->facecolours, state->facecolours,
 953            ret->solid->nfaces * sizeof(int));
 954     ret->nsquares = state->nsquares;
 955     ret->current = state->current;
 956     ret->squares = snewn(ret->nsquares, struct grid_square);
 957     memcpy(ret->squares, state->squares,
 958            ret->nsquares * sizeof(struct grid_square));
 959     ret->dpkey[0] = state->dpkey[0];
 960     ret->dpkey[1] = state->dpkey[1];
 961     ret->dgkey[0] = state->dgkey[0];
 962     ret->dgkey[1] = state->dgkey[1];
 963     ret->spkey[0] = state->spkey[0];
 964     ret->spkey[1] = state->spkey[1];
 965     ret->sgkey[0] = state->sgkey[0];
 966     ret->sgkey[1] = state->sgkey[1];
 967     ret->previous = state->previous;
 968     ret->angle = state->angle;
 969     ret->completed = state->completed;
 970     ret->movecount = state->movecount;
 971
 972     return ret;
 973 }
 974
 975 static void free_game(game_state *state)
 976 {
 977     sfree(state->squares);
 978     sfree(state->facecolours);
 979     sfree(state);
 980 }
 981
 982 static char *solve_game(game_state *state, game_state *currstate,
 983                         char *aux, char **error)
 984 {
 985     return NULL;
 986 }
 987
 988 static int game_can_format_as_text_now(game_params *params)
 989 {
 990     return TRUE;
 991 }
 992
 993 static char *game_text_format(game_state *state)
 994 {
 995     return NULL;
 996 }
 997
 998 static game_ui *new_ui(game_state *state)
 999 {
1000     return NULL;
1001 }
1002
1003 static void free_ui(game_ui *ui)
1004 {
1005 }
1006
1007 static char *encode_ui(game_ui *ui)
1008 {
1009     return NULL;
1010 }
1011
1012 static void decode_ui(game_ui *ui, char *encoding)
1013 {
1014 }
1015
1016 static void game_changed_state(game_ui *ui, game_state *oldstate,
1017                                game_state *newstate)
1018 {
1019 }
1020
1021 struct game_drawstate {
1022     float gridscale;
1023     int ox, oy;                        /* pixel position of float origin */
1024 };
1025
1026 /*
1027  * Code shared between interpret_move() and execute_move().
1028  */
1029 static int find_move_dest(game_state *from, int direction,
1030                           int *skey, int *dkey)
1031 {
1032     int mask, dest, i, j;
1033     float points[4];
1034
1035     /*
1036      * Find the two points in the current grid square which
1037      * correspond to this move.
1038      */
1039     mask = from->squares[from->current].directions[direction];
1040     if (mask == 0)
1041         return -1;
1042     for (i = j = 0; i < from->squares[from->current].npoints; i++)
1043         if (mask & (1 << i)) {
1044             points[j*2] = from->squares[from->current].points[i*2];
1045             points[j*2+1] = from->squares[from->current].points[i*2+1];
1046             skey[j] = i;
1047             j++;
1048         }
1049     assert(j == 2);
1050
1051     /*
1052      * Now find the other grid square which shares those points.
1053      * This is our move destination.
1054      */
1055     dest = -1;
1056     for (i = 0; i < from->nsquares; i++)
1057         if (i != from->current) {
1058             int match = 0;
1059             float dist;
1060
1061             for (j = 0; j < from->squares[i].npoints; j++) {
1062                 dist = (SQ(from->squares[i].points[j*2] - points[0]) +
1063                         SQ(from->squares[i].points[j*2+1] - points[1]));
1064                 if (dist < 0.1)
1065                     dkey[match++] = j;
1066                 dist = (SQ(from->squares[i].points[j*2] - points[2]) +
1067                         SQ(from->squares[i].points[j*2+1] - points[3]));
1068                 if (dist < 0.1)
1069                     dkey[match++] = j;
1070             }
1071
1072             if (match == 2) {
1073                 dest = i;
1074                 break;
1075             }
1076         }
1077
1078     return dest;
1079 }
1080
1081 static char *interpret_move(game_state *state, game_ui *ui, game_drawstate *ds,
1082                             int x, int y, int button)
1083 {
1084     int direction, mask, i;
1085     int skey[2], dkey[2];
1086
1087     button = button & (~MOD_MASK | MOD_NUM_KEYPAD);
1088
1089     /*
1090      * Moves can be made with the cursor keys or numeric keypad, or
1091      * alternatively you can left-click and the polyhedron will
1092      * move in the general direction of the mouse pointer.
1093      */
1094     if (button == CURSOR_UP || button == (MOD_NUM_KEYPAD | '8'))
1095         direction = UP;
1096     else if (button == CURSOR_DOWN || button == (MOD_NUM_KEYPAD | '2'))
1097         direction = DOWN;
1098     else if (button == CURSOR_LEFT || button == (MOD_NUM_KEYPAD | '4'))
1099         direction = LEFT;
1100     else if (button == CURSOR_RIGHT || button == (MOD_NUM_KEYPAD | '6'))
1101         direction = RIGHT;
1102     else if (button == (MOD_NUM_KEYPAD | '7'))
1103         direction = UP_LEFT;
1104     else if (button == (MOD_NUM_KEYPAD | '1'))
1105         direction = DOWN_LEFT;
1106     else if (button == (MOD_NUM_KEYPAD | '9'))
1107         direction = UP_RIGHT;
1108     else if (button == (MOD_NUM_KEYPAD | '3'))
1109         direction = DOWN_RIGHT;
1110     else if (button == LEFT_BUTTON) {
1111         /*
1112          * Find the bearing of the click point from the current
1113          * square's centre.
1114          */
1115         int cx, cy;
1116         double angle;
1117
1118         cx = (int)(state->squares[state->current].x * GRID_SCALE) + ds->ox;
1119         cy = (int)(state->squares[state->current].y * GRID_SCALE) + ds->oy;
1120
1121         if (x == cx && y == cy)
1122             return NULL;               /* clicked in exact centre!  */
1123         angle = atan2(y - cy, x - cx);
1124
1125         /*
1126          * There are three possibilities.
1127          *
1128          *  - This square is a square, so we choose between UP,
1129          *    DOWN, LEFT and RIGHT by dividing the available angle
1130          *    at the 45-degree points.
1131          *
1132          *  - This square is an up-pointing triangle, so we choose
1133          *    between DOWN, LEFT and RIGHT by dividing into
1134          *    120-degree arcs.
1135          *
1136          *  - This square is a down-pointing triangle, so we choose
1137          *    between UP, LEFT and RIGHT in the inverse manner.
1138          *
1139          * Don't forget that since our y-coordinates increase
1140          * downwards, `angle' is measured _clockwise_ from the
1141          * x-axis, not anticlockwise as most mathematicians would
1142          * instinctively assume.
1143          */
1144         if (state->squares[state->current].npoints == 4) {
1145             /* Square. */
1146             if (fabs(angle) > 3*PI/4)
1147                 direction = LEFT;
1148             else if (fabs(angle) < PI/4)
1149                 direction = RIGHT;
1150             else if (angle > 0)
1151                 direction = DOWN;
1152             else
1153                 direction = UP;
1154         } else if (state->squares[state->current].directions[UP] == 0) {
1155             /* Up-pointing triangle. */
1156             if (angle < -PI/2 || angle > 5*PI/6)
1157                 direction = LEFT;
1158             else if (angle > PI/6)
1159                 direction = DOWN;
1160             else
1161                 direction = RIGHT;
1162         } else {
1163             /* Down-pointing triangle. */
1164             assert(state->squares[state->current].directions[DOWN] == 0);
1165             if (angle > PI/2 || angle < -5*PI/6)
1166                 direction = LEFT;
1167             else if (angle < -PI/6)
1168                 direction = UP;
1169             else
1170                 direction = RIGHT;
1171         }
1172     } else
1173         return NULL;
1174
1175     mask = state->squares[state->current].directions[direction];
1176     if (mask == 0)
1177         return NULL;
1178
1179     /*
1180      * Translate diagonal directions into orthogonal ones.
1181      */
1182     if (direction > DOWN) {
1183         for (i = LEFT; i <= DOWN; i++)
1184             if (state->squares[state->current].directions[i] == mask) {
1185                 direction = i;
1186                 break;
1187             }
1188         assert(direction <= DOWN);
1189     }
1190
1191     if (find_move_dest(state, direction, skey, dkey) < 0)
1192         return NULL;
1193
1194     if (direction == LEFT)  return dupstr("L");
1195     if (direction == RIGHT) return dupstr("R");
1196     if (direction == UP)    return dupstr("U");
1197     if (direction == DOWN)  return dupstr("D");
1198
1199     return NULL;                       /* should never happen */
1200 }
1201
1202 static game_state *execute_move(game_state *from, char *move)
1203 {
1204     game_state *ret;
1205     float angle;
1206     struct solid *poly;
1207     int pkey[2];
1208     int skey[2], dkey[2];
1209     int i, j, dest;
1210     int direction;
1211
1212     switch (*move) {
1213       case 'L': direction = LEFT; break;
1214       case 'R': direction = RIGHT; break;
1215       case 'U': direction = UP; break;
1216       case 'D': direction = DOWN; break;
1217       default: return NULL;
1218     }
1219
1220     dest = find_move_dest(from, direction, skey, dkey);
1221     if (dest < 0)
1222         return NULL;
1223
1224     ret = dup_game(from);
1225     ret->current = dest;
1226
1227     /*
1228      * So we know what grid square we're aiming for, and we also
1229      * know the two key points (as indices in both the source and
1230      * destination grid squares) which are invariant between source
1231      * and destination.
1232      *
1233      * Next we must roll the polyhedron on to that square. So we
1234      * find the indices of the key points within the polyhedron's
1235      * vertex array, then use those in a call to transform_poly,
1236      * and align the result on the new grid square.
1237      */
1238     {
1239         int all_pkey[4];
1240         align_poly(from->solid, &from->squares[from->current], all_pkey);
1241         pkey[0] = all_pkey[skey[0]];
1242         pkey[1] = all_pkey[skey[1]];
1243         /*
1244          * Now pkey[0] corresponds to skey[0] and dkey[0], and
1245          * likewise [1].
1246          */
1247     }
1248
1249     /*
1250      * Now find the angle through which to rotate the polyhedron.
1251      * Do this by finding the two faces that share the two vertices
1252      * we've found, and taking the dot product of their normals.
1253      */
1254     {
1255         int f[2], nf = 0;
1256         float dp;
1257
1258         for (i = 0; i < from->solid->nfaces; i++) {
1259             int match = 0;
1260             for (j = 0; j < from->solid->order; j++)
1261                 if (from->solid->faces[i*from->solid->order + j] == pkey[0] ||
1262                     from->solid->faces[i*from->solid->order + j] == pkey[1])
1263                     match++;
1264             if (match == 2) {
1265                 assert(nf < 2);
1266                 f[nf++] = i;
1267             }
1268         }
1269
1270         assert(nf == 2);
1271
1272         dp = 0;
1273         for (i = 0; i < 3; i++)
1274             dp += (from->solid->normals[f[0]*3+i] *
1275                    from->solid->normals[f[1]*3+i]);
1276         angle = (float)acos(dp);
1277     }
1278
1279     /*
1280      * Now transform the polyhedron. We aren't entirely sure
1281      * whether we need to rotate through angle or -angle, and the
1282      * simplest way round this is to try both and see which one
1283      * aligns successfully!
1284      *
1285      * Unfortunately, _both_ will align successfully if this is a
1286      * cube, which won't tell us anything much. So for that
1287      * particular case, I resort to gross hackery: I simply negate
1288      * the angle before trying the alignment, depending on the
1289      * direction. Which directions work which way is determined by
1290      * pure trial and error. I said it was gross :-/
1291      */
1292     {
1293         int all_pkey[4];
1294         int success;
1295
1296         if (from->solid->order == 4 && direction == UP)
1297             angle = -angle;            /* HACK */
1298
1299         poly = transform_poly(from->solid,
1300                               from->squares[from->current].flip,
1301                               pkey[0], pkey[1], angle);
1302         flip_poly(poly, from->squares[ret->current].flip);
1303         success = align_poly(poly, &from->squares[ret->current], all_pkey);
1304
1305         if (!success) {
1306             sfree(poly);
1307             angle = -angle;
1308             poly = transform_poly(from->solid,
1309                                   from->squares[from->current].flip,
1310                                   pkey[0], pkey[1], angle);
1311             flip_poly(poly, from->squares[ret->current].flip);
1312             success = align_poly(poly, &from->squares[ret->current], all_pkey);
1313         }
1314
1315         assert(success);
1316     }
1317
1318     /*
1319      * Now we have our rotated polyhedron, which we expect to be
1320      * exactly congruent to the one we started with - but with the
1321      * faces permuted. So we map that congruence and thereby figure
1322      * out how to permute the faces as a result of the polyhedron
1323      * having rolled.
1324      */
1325     {
1326         int *newcolours = snewn(from->solid->nfaces, int);
1327
1328         for (i = 0; i < from->solid->nfaces; i++)
1329             newcolours[i] = -1;
1330
1331         for (i = 0; i < from->solid->nfaces; i++) {
1332             int nmatch = 0;
1333
1334             /*
1335              * Now go through the transformed polyhedron's faces
1336              * and figure out which one's normal is approximately
1337              * equal to this one.
1338              */
1339             for (j = 0; j < poly->nfaces; j++) {
1340                 float dist;
1341                 int k;
1342
1343                 dist = 0;
1344
1345                 for (k = 0; k < 3; k++)
1346                     dist += SQ(poly->normals[j*3+k] -
1347                                from->solid->normals[i*3+k]);
1348
1349                 if (APPROXEQ(dist, 0)) {
1350                     nmatch++;
1351                     newcolours[i] = ret->facecolours[j];
1352                 }
1353             }
1354
1355             assert(nmatch == 1);
1356         }
1357
1358         for (i = 0; i < from->solid->nfaces; i++)
1359             assert(newcolours[i] != -1);
1360
1361         sfree(ret->facecolours);
1362         ret->facecolours = newcolours;
1363     }
1364
1365     ret->movecount++;
1366
1367     /*
1368      * And finally, swap the colour between the bottom face of the
1369      * polyhedron and the face we've just landed on.
1370      *
1371      * We don't do this if the game is already complete, since we
1372      * allow the user to roll the fully blue polyhedron around the
1373      * grid as a feeble reward.
1374      */
1375     if (!ret->completed) {
1376         i = lowest_face(from->solid);
1377         j = ret->facecolours[i];
1378         ret->facecolours[i] = ret->squares[ret->current].blue;
1379         ret->squares[ret->current].blue = j;
1380
1381         /*
1382          * Detect game completion.
1383          */
1384         j = 0;
1385         for (i = 0; i < ret->solid->nfaces; i++)
1386             if (ret->facecolours[i])
1387                 j++;
1388         if (j == ret->solid->nfaces)
1389             ret->completed = ret->movecount;
1390     }
1391
1392     sfree(poly);
1393
1394     /*
1395      * Align the normal polyhedron with its grid square, to get key
1396      * points for non-animated display.
1397      */
1398     {
1399         int pkey[4];
1400         int success;
1401
1402         success = align_poly(ret->solid, &ret->squares[ret->current], pkey);
1403         assert(success);
1404
1405         ret->dpkey[0] = pkey[0];
1406         ret->dpkey[1] = pkey[1];
1407         ret->dgkey[0] = 0;
1408         ret->dgkey[1] = 1;
1409     }
1410
1411
1412     ret->spkey[0] = pkey[0];
1413     ret->spkey[1] = pkey[1];
1414     ret->sgkey[0] = skey[0];
1415     ret->sgkey[1] = skey[1];
1416     ret->previous = from->current;
1417     ret->angle = angle;
1418
1419     return ret;
1420 }
1421
1422 /* ----------------------------------------------------------------------
1423  * Drawing routines.
1424  */
1425
1426 struct bbox {
1427     float l, r, u, d;
1428 };
1429
1430 static void find_bbox_callback(void *ctx, struct grid_square *sq)
1431 {
1432     struct bbox *bb = (struct bbox *)ctx;
1433     int i;
1434
1435     for (i = 0; i < sq->npoints; i++) {
1436         if (bb->l > sq->points[i*2]) bb->l = sq->points[i*2];
1437         if (bb->r < sq->points[i*2]) bb->r = sq->points[i*2];
1438         if (bb->u > sq->points[i*2+1]) bb->u = sq->points[i*2+1];
1439         if (bb->d < sq->points[i*2+1]) bb->d = sq->points[i*2+1];
1440     }
1441 }
1442
1443 static struct bbox find_bbox(game_params *params)
1444 {
1445     struct bbox bb;
1446
1447     /*
1448      * These should be hugely more than the real bounding box will
1449      * be.
1450      */
1451     bb.l = 2.0F * (params->d1 + params->d2);
1452     bb.r = -2.0F * (params->d1 + params->d2);
1453     bb.u = 2.0F * (params->d1 + params->d2);
1454     bb.d = -2.0F * (params->d1 + params->d2);
1455     enum_grid_squares(params, find_bbox_callback, &bb);
1456
1457     return bb;
1458 }
1459
1460 #define XSIZE(gs, bb, solid) \
1461     ((int)(((bb).r - (bb).l + 2*(solid)->border) * gs))
1462 #define YSIZE(gs, bb, solid) \
1463     ((int)(((bb).d - (bb).u + 2*(solid)->border) * gs))
1464
1465 static void game_compute_size(game_params *params, int tilesize,
1466                               int *x, int *y)
1467 {
1468     struct bbox bb = find_bbox(params);
1469
1470     *x = XSIZE(tilesize, bb, solids[params->solid]);
1471     *y = YSIZE(tilesize, bb, solids[params->solid]);
1472 }
1473
1474 static void game_set_size(drawing *dr, game_drawstate *ds,
1475                           game_params *params, int tilesize)
1476 {
1477     struct bbox bb = find_bbox(params);
1478
1479     ds->gridscale = (float)tilesize;
1480     ds->ox = (int)(-(bb.l - solids[params->solid]->border) * ds->gridscale);
1481     ds->oy = (int)(-(bb.u - solids[params->solid]->border) * ds->gridscale);
1482 }
1483
1484 static float *game_colours(frontend *fe, int *ncolours)
1485 {
1486     float *ret = snewn(3 * NCOLOURS, float);
1487
1488     frontend_default_colour(fe, &ret[COL_BACKGROUND * 3]);
1489
1490     ret[COL_BORDER * 3 + 0] = 0.0;
1491     ret[COL_BORDER * 3 + 1] = 0.0;
1492     ret[COL_BORDER * 3 + 2] = 0.0;
1493
1494     ret[COL_BLUE * 3 + 0] = 0.0;
1495     ret[COL_BLUE * 3 + 1] = 0.0;
1496     ret[COL_BLUE * 3 + 2] = 1.0;
1497
1498     *ncolours = NCOLOURS;
1499     return ret;
1500 }
1501
1502 static game_drawstate *game_new_drawstate(drawing *dr, game_state *state)
1503 {
1504     struct game_drawstate *ds = snew(struct game_drawstate);
1505
1506     ds->ox = ds->oy = 0;
1507     ds->gridscale = 0.0F; /* not decided yet */
1508
1509     return ds;
1510 }
1511
1512 static void game_free_drawstate(drawing *dr, game_drawstate *ds)
1513 {
1514     sfree(ds);
1515 }
1516
1517 static void game_redraw(drawing *dr, game_drawstate *ds, game_state *oldstate,
1518                         game_state *state, int dir, game_ui *ui,
1519                         float animtime, float flashtime)
1520 {
1521     int i, j;
1522     struct bbox bb = find_bbox(&state->params);
1523     struct solid *poly;
1524     int *pkey, *gkey;
1525     float t[3];
1526     float angle;
1527     game_state *newstate;
1528     int square;
1529
1530     draw_rect(dr, 0, 0, XSIZE(GRID_SCALE, bb, state->solid),
1531               YSIZE(GRID_SCALE, bb, state->solid), COL_BACKGROUND);
1532
1533     if (dir < 0) {
1534         game_state *t;
1535
1536         /*
1537          * This is an Undo. So reverse the order of the states, and
1538          * run the roll timer backwards.
1539          */
1540         assert(oldstate);
1541
1542         t = oldstate;
1543         oldstate = state;
1544         state = t;
1545
1546         animtime = ROLLTIME - animtime;
1547     }
1548
1549     if (!oldstate) {
1550         oldstate = state;
1551         angle = 0.0;
1552         square = state->current;
1553         pkey = state->dpkey;
1554         gkey = state->dgkey;
1555     } else {
1556         angle = state->angle * animtime / ROLLTIME;
1557         square = state->previous;
1558         pkey = state->spkey;
1559         gkey = state->sgkey;
1560     }
1561     newstate = state;
1562     state = oldstate;
1563
1564     for (i = 0; i < state->nsquares; i++) {
1565         int coords[8];
1566
1567         for (j = 0; j < state->squares[i].npoints; j++) {
1568             coords[2*j] = ((int)(state->squares[i].points[2*j] * GRID_SCALE)
1569                            + ds->ox);
1570             coords[2*j+1] = ((int)(state->squares[i].points[2*j+1]*GRID_SCALE)
1571                              + ds->oy);
1572         }
1573
1574         draw_polygon(dr, coords, state->squares[i].npoints,
1575                      state->squares[i].blue ? COL_BLUE : COL_BACKGROUND,
1576                      COL_BORDER);
1577     }
1578
1579     /*
1580      * Now compute and draw the polyhedron.
1581      */
1582     poly = transform_poly(state->solid, state->squares[square].flip,
1583                           pkey[0], pkey[1], angle);
1584
1585     /*
1586      * Compute the translation required to align the two key points
1587      * on the polyhedron with the same key points on the current
1588      * face.
1589      */
1590     for (i = 0; i < 3; i++) {
1591         float tc = 0.0;
1592
1593         for (j = 0; j < 2; j++) {
1594             float grid_coord;
1595
1596             if (i < 2) {
1597                 grid_coord =
1598                     state->squares[square].points[gkey[j]*2+i];
1599             } else {
1600                 grid_coord = 0.0;
1601             }
1602
1603             tc += (grid_coord - poly->vertices[pkey[j]*3+i]);
1604         }
1605
1606         t[i] = tc / 2;
1607     }
1608     for (i = 0; i < poly->nvertices; i++)
1609         for (j = 0; j < 3; j++)
1610             poly->vertices[i*3+j] += t[j];
1611
1612     /*
1613      * Now actually draw each face.
1614      */
1615     for (i = 0; i < poly->nfaces; i++) {
1616         float points[8];
1617         int coords[8];
1618
1619         for (j = 0; j < poly->order; j++) {
1620             int f = poly->faces[i*poly->order + j];
1621             points[j*2] = (poly->vertices[f*3+0] -
1622                            poly->vertices[f*3+2] * poly->shear);
1623             points[j*2+1] = (poly->vertices[f*3+1] -
1624                              poly->vertices[f*3+2] * poly->shear);
1625         }
1626
1627         for (j = 0; j < poly->order; j++) {
1628             coords[j*2] = (int)floor(points[j*2] * GRID_SCALE) + ds->ox;
1629             coords[j*2+1] = (int)floor(points[j*2+1] * GRID_SCALE) + ds->oy;
1630         }
1631
1632         /*
1633          * Find out whether these points are in a clockwise or
1634          * anticlockwise arrangement. If the latter, discard the
1635          * face because it's facing away from the viewer.
1636          *
1637          * This would involve fiddly winding-number stuff for a
1638          * general polygon, but for the simple parallelograms we'll
1639          * be seeing here, all we have to do is check whether the
1640          * corners turn right or left. So we'll take the vector
1641          * from point 0 to point 1, turn it right 90 degrees,
1642          * and check the sign of the dot product with that and the
1643          * next vector (point 1 to point 2).
1644          */
1645         {
1646             float v1x = points[2]-points[0];
1647             float v1y = points[3]-points[1];
1648             float v2x = points[4]-points[2];
1649             float v2y = points[5]-points[3];
1650             float dp = v1x * v2y - v1y * v2x;
1651
1652             if (dp <= 0)
1653                 continue;
1654         }
1655
1656         draw_polygon(dr, coords, poly->order,
1657                      state->facecolours[i] ? COL_BLUE : COL_BACKGROUND,
1658                      COL_BORDER);
1659     }
1660     sfree(poly);
1661
1662     draw_update(dr, 0, 0, XSIZE(GRID_SCALE, bb, state->solid),
1663                 YSIZE(GRID_SCALE, bb, state->solid));
1664
1665     /*
1666      * Update the status bar.
1667      */
1668     {
1669         char statusbuf[256];
1670
1671         sprintf(statusbuf, "%sMoves: %d",
1672                 (state->completed ? "COMPLETED! " : ""),
1673                 (state->completed ? state->completed : state->movecount));
1674
1675         status_bar(dr, statusbuf);
1676     }
1677 }
1678
1679 static float game_anim_length(game_state *oldstate,
1680                               game_state *newstate, int dir, game_ui *ui)
1681 {
1682     return ROLLTIME;
1683 }
1684
1685 static float game_flash_length(game_state *oldstate,
1686                                game_state *newstate, int dir, game_ui *ui)
1687 {
1688     return 0.0F;
1689 }
1690
1691 static int game_timing_state(game_state *state, game_ui *ui)
1692 {
1693     return TRUE;
1694 }
1695
1696 static void game_print_size(game_params *params, float *x, float *y)
1697 {
1698 }
1699
1700 static void game_print(drawing *dr, game_state *state, int tilesize)
1701 {
1702 }
1703
1704 #ifdef COMBINED
1705 #define thegame cube
1706 #endif
1707
1708 const struct game thegame = {
1709     "Cube", "games.cube", "cube",
1710     default_params,
1711     game_fetch_preset,
1712     decode_params,
1713     encode_params,
1714     free_params,
1715     dup_params,
1716     TRUE, game_configure, custom_params,
1717     validate_params,
1718     new_game_desc,
1719     validate_desc,
1720     new_game,
1721     dup_game,
1722     free_game,
1723     FALSE, solve_game,
1724     FALSE, game_can_format_as_text_now, game_text_format,
1725     new_ui,
1726     free_ui,
1727     encode_ui,
1728     decode_ui,
1729     game_changed_state,
1730     interpret_move,
1731     execute_move,
1732     PREFERRED_GRID_SCALE, game_compute_size, game_set_size,
1733     game_colours,
1734     game_new_drawstate,
1735     game_free_drawstate,
1736     game_redraw,
1737     game_anim_length,
1738     game_flash_length,
1739     FALSE, FALSE, game_print_size, game_print,
1740     TRUE,                              /* wants_statusbar */
1741     FALSE, game_timing_state,
1742     0,                                 /* flags */
1743 };