chiark / gitweb /
A substantial patch to Solo from Bernd Schmidt, adding support for
[sgt-puzzles.git] / solo.c
1 /*
2  * solo.c: the number-placing puzzle most popularly known as `Sudoku'.
3  *
4  * TODO:
5  *
6  *  - reports from users are that `Trivial'-mode puzzles are still
7  *    rather hard compared to newspapers' easy ones, so some better
8  *    low-end difficulty grading would be nice
9  *     + it's possible that really easy puzzles always have
10  *       _several_ things you can do, so don't make you hunt too
11  *       hard for the one deduction you can currently make
12  *     + it's also possible that easy puzzles require fewer
13  *       cross-eliminations: perhaps there's a higher incidence of
14  *       things you can deduce by looking only at (say) rows,
15  *       rather than things you have to check both rows and columns
16  *       for
17  *     + but really, what I need to do is find some really easy
18  *       puzzles and _play_ them, to see what's actually easy about
19  *       them
20  *     + while I'm revamping this area, filling in the _last_
21  *       number in a nearly-full row or column should certainly be
22  *       permitted even at the lowest difficulty level.
23  *     + also Owen noticed that `Basic' grids requiring numeric
24  *       elimination are actually very hard, so I wonder if a
25  *       difficulty gradation between that and positional-
26  *       elimination-only might be in order
27  *     + but it's not good to have _too_ many difficulty levels, or
28  *       it'll take too long to randomly generate a given level.
29  * 
30  *  - it might still be nice to do some prioritisation on the
31  *    removal of numbers from the grid
32  *     + one possibility is to try to minimise the maximum number
33  *       of filled squares in any block, which in particular ought
34  *       to enforce never leaving a completely filled block in the
35  *       puzzle as presented.
36  *
37  *  - alternative interface modes
38  *     + sudoku.com's Windows program has a palette of possible
39  *       entries; you select a palette entry first and then click
40  *       on the square you want it to go in, thus enabling
41  *       mouse-only play. Useful for PDAs! I don't think it's
42  *       actually incompatible with the current highlight-then-type
43  *       approach: you _either_ highlight a palette entry and then
44  *       click, _or_ you highlight a square and then type. At most
45  *       one thing is ever highlighted at a time, so there's no way
46  *       to confuse the two.
47  *     + then again, I don't actually like sudoku.com's interface;
48  *       it's too much like a paint package whereas I prefer to
49  *       think of Solo as a text editor.
50  *     + another PDA-friendly possibility is a drag interface:
51  *       _drag_ numbers from the palette into the grid squares.
52  *       Thought experiments suggest I'd prefer that to the
53  *       sudoku.com approach, but I haven't actually tried it.
54  */
55
56 /*
57  * Solo puzzles need to be square overall (since each row and each
58  * column must contain one of every digit), but they need not be
59  * subdivided the same way internally. I am going to adopt a
60  * convention whereby I _always_ refer to `r' as the number of rows
61  * of _big_ divisions, and `c' as the number of columns of _big_
62  * divisions. Thus, a 2c by 3r puzzle looks something like this:
63  *
64  *   4 5 1 | 2 6 3
65  *   6 3 2 | 5 4 1
66  *   ------+------     (Of course, you can't subdivide it the other way
67  *   1 4 5 | 6 3 2     or you'll get clashes; observe that the 4 in the
68  *   3 2 6 | 4 1 5     top left would conflict with the 4 in the second
69  *   ------+------     box down on the left-hand side.)
70  *   5 1 4 | 3 2 6
71  *   2 6 3 | 1 5 4
72  *
73  * The need for a strong naming convention should now be clear:
74  * each small box is two rows of digits by three columns, while the
75  * overall puzzle has three rows of small boxes by two columns. So
76  * I will (hopefully) consistently use `r' to denote the number of
77  * rows _of small boxes_ (here 3), which is also the number of
78  * columns of digits in each small box; and `c' vice versa (here
79  * 2).
80  *
81  * I'm also going to choose arbitrarily to list c first wherever
82  * possible: the above is a 2x3 puzzle, not a 3x2 one.
83  */
84
85 #include <stdio.h>
86 #include <stdlib.h>
87 #include <string.h>
88 #include <assert.h>
89 #include <ctype.h>
90 #include <math.h>
91
92 #ifdef STANDALONE_SOLVER
93 #include <stdarg.h>
94 int solver_show_working, solver_recurse_depth;
95 #endif
96
97 #include "puzzles.h"
98
99 /*
100  * To save space, I store digits internally as unsigned char. This
101  * imposes a hard limit of 255 on the order of the puzzle. Since
102  * even a 5x5 takes unacceptably long to generate, I don't see this
103  * as a serious limitation unless something _really_ impressive
104  * happens in computing technology; but here's a typedef anyway for
105  * general good practice.
106  */
107 typedef unsigned char digit;
108 #define ORDER_MAX 255
109
110 #define PREFERRED_TILE_SIZE 48
111 #define TILE_SIZE (ds->tilesize)
112 #define BORDER (TILE_SIZE / 2)
113 #define GRIDEXTRA max((TILE_SIZE / 32),1)
114
115 #define FLASH_TIME 0.4F
116
117 enum { SYMM_NONE, SYMM_ROT2, SYMM_ROT4, SYMM_REF2, SYMM_REF2D, SYMM_REF4,
118        SYMM_REF4D, SYMM_REF8 };
119
120 enum { DIFF_BLOCK,
121        DIFF_SIMPLE, DIFF_INTERSECT, DIFF_SET, DIFF_EXTREME, DIFF_RECURSIVE,
122        DIFF_AMBIGUOUS, DIFF_IMPOSSIBLE };
123
124 enum { DIFF_KSINGLE, DIFF_KMINMAX, DIFF_KSUMS, DIFF_KINTERSECT };
125
126 enum {
127     COL_BACKGROUND,
128     COL_XDIAGONALS,
129     COL_GRID,
130     COL_CLUE,
131     COL_USER,
132     COL_HIGHLIGHT,
133     COL_ERROR,
134     COL_PENCIL,
135     COL_KILLER,
136     NCOLOURS
137 };
138
139 /*
140  * To determine all possible ways to reach a given sum by adding two or
141  * three numbers from 1..9, each of which occurs exactly once in the sum,
142  * these arrays contain a list of bitmasks for each sum value, where if
143  * bit N is set, it means that N occurs in the sum.  Each list is
144  * terminated by a zero if it is shorter than the size of the array.
145  */
146 #define MAX_2SUMS 5
147 #define MAX_3SUMS 8
148 #define MAX_4SUMS 12
149 unsigned int sum_bits2[18][MAX_2SUMS];
150 unsigned int sum_bits3[25][MAX_3SUMS];
151 unsigned int sum_bits4[31][MAX_4SUMS];
152
153 static int find_sum_bits(unsigned int *array, int idx, int value_left,
154                          int addends_left, int min_addend,
155                          unsigned int bitmask_so_far)
156 {
157     int i;
158     assert(addends_left >= 2);
159
160     for (i = min_addend; i < value_left; i++) {
161         unsigned int new_bitmask = bitmask_so_far | (1 << i);
162         assert(bitmask_so_far != new_bitmask);
163
164         if (addends_left == 2) {
165             int j = value_left - i;
166             if (j <= i)
167                 break;
168             if (j > 9)
169                 continue;
170             array[idx++] = new_bitmask | (1 << j);
171         } else
172             idx = find_sum_bits(array, idx, value_left - i,
173                                 addends_left - 1, i + 1,
174                                 new_bitmask);
175     }
176     return idx;
177 }
178
179 static void precompute_sum_bits(void)
180 {
181     int i;
182     for (i = 3; i < 31; i++) {
183         int j;
184         if (i < 18) {
185             j = find_sum_bits(sum_bits2[i], 0, i, 2, 1, 0);
186             assert (j <= MAX_2SUMS);
187             if (j < MAX_2SUMS)
188                 sum_bits2[i][j] = 0;
189         }
190         if (i < 25) {
191             j = find_sum_bits(sum_bits3[i], 0, i, 3, 1, 0);
192             assert (j <= MAX_3SUMS);
193             if (j < MAX_3SUMS)
194                 sum_bits3[i][j] = 0;
195         }
196         j = find_sum_bits(sum_bits4[i], 0, i, 4, 1, 0);
197         assert (j <= MAX_4SUMS);
198         if (j < MAX_4SUMS)
199             sum_bits4[i][j] = 0;
200     }
201 }
202
203 struct game_params {
204     /*
205      * For a square puzzle, `c' and `r' indicate the puzzle
206      * parameters as described above.
207      * 
208      * A jigsaw-style puzzle is indicated by r==1, in which case c
209      * can be whatever it likes (there is no constraint on
210      * compositeness - a 7x7 jigsaw sudoku makes perfect sense).
211      */
212     int c, r, symm, diff, kdiff;
213     int xtype;                         /* require all digits in X-diagonals */
214     int killer;
215 };
216
217 struct block_structure {
218     int refcount;
219
220     /*
221      * For text formatting, we do need c and r here.
222      */
223     int c, r, area;
224
225     /*
226      * For any square index, whichblock[i] gives its block index.
227      *
228      * For 0 <= b,i < cr, blocks[b][i] gives the index of the ith
229      * square in block b.  nr_squares[b] gives the number of squares
230      * in block b (also the number of valid elements in blocks[b]).
231      *
232      * blocks_data holds the data pointed to by blocks.
233      *
234      * nr_squares may be NULL for block structures where all blocks are
235      * the same size.
236      */
237     int *whichblock, **blocks, *nr_squares, *blocks_data;
238     int nr_blocks, max_nr_squares;
239
240 #ifdef STANDALONE_SOLVER
241     /*
242      * Textual descriptions of each block. For normal Sudoku these
243      * are of the form "(1,3)"; for jigsaw they are "starting at
244      * (5,7)". So the sensible usage in both cases is to say
245      * "elimination within block %s" with one of these strings.
246      * 
247      * Only blocknames itself needs individually freeing; it's all
248      * one block.
249      */
250     char **blocknames;
251 #endif
252 };
253
254 struct game_state {
255     /*
256      * For historical reasons, I use `cr' to denote the overall
257      * width/height of the puzzle. It was a natural notation when
258      * all puzzles were divided into blocks in a grid, but doesn't
259      * really make much sense given jigsaw puzzles. However, the
260      * obvious `n' is heavily used in the solver to describe the
261      * index of a number being placed, so `cr' will have to stay.
262      */
263     int cr;
264     struct block_structure *blocks;
265     struct block_structure *kblocks;   /* Blocks for killer puzzles.  */
266     int xtype, killer;
267     digit *grid, *kgrid;
268     unsigned char *pencil;             /* c*r*c*r elements */
269     unsigned char *immutable;          /* marks which digits are clues */
270     int completed, cheated;
271 };
272
273 static game_params *default_params(void)
274 {
275     game_params *ret = snew(game_params);
276
277     ret->c = ret->r = 3;
278     ret->xtype = FALSE;
279     ret->killer = FALSE;
280     ret->symm = SYMM_ROT2;             /* a plausible default */
281     ret->diff = DIFF_BLOCK;            /* so is this */
282     ret->kdiff = DIFF_KINTERSECT;      /* so is this */
283
284     return ret;
285 }
286
287 static void free_params(game_params *params)
288 {
289     sfree(params);
290 }
291
292 static game_params *dup_params(game_params *params)
293 {
294     game_params *ret = snew(game_params);
295     *ret = *params;                    /* structure copy */
296     return ret;
297 }
298
299 static int game_fetch_preset(int i, char **name, game_params **params)
300 {
301     static struct {
302         char *title;
303         game_params params;
304     } presets[] = {
305         { "2x2 Trivial", { 2, 2, SYMM_ROT2, DIFF_BLOCK, DIFF_KMINMAX, FALSE, FALSE } },
306         { "2x3 Basic", { 2, 3, SYMM_ROT2, DIFF_SIMPLE, DIFF_KMINMAX, FALSE, FALSE } },
307         { "3x3 Trivial", { 3, 3, SYMM_ROT2, DIFF_BLOCK, DIFF_KMINMAX, FALSE, FALSE } },
308         { "3x3 Basic", { 3, 3, SYMM_ROT2, DIFF_SIMPLE, DIFF_KMINMAX, FALSE, FALSE } },
309         { "3x3 Basic X", { 3, 3, SYMM_ROT2, DIFF_SIMPLE, DIFF_KMINMAX, TRUE } },
310         { "3x3 Intermediate", { 3, 3, SYMM_ROT2, DIFF_INTERSECT, DIFF_KMINMAX, FALSE, FALSE } },
311         { "3x3 Advanced", { 3, 3, SYMM_ROT2, DIFF_SET, DIFF_KMINMAX, FALSE, FALSE } },
312         { "3x3 Advanced X", { 3, 3, SYMM_ROT2, DIFF_SET, DIFF_KMINMAX, TRUE } },
313         { "3x3 Extreme", { 3, 3, SYMM_ROT2, DIFF_EXTREME, DIFF_KMINMAX, FALSE, FALSE } },
314         { "3x3 Unreasonable", { 3, 3, SYMM_ROT2, DIFF_RECURSIVE, DIFF_KMINMAX, FALSE, FALSE } },
315         { "3x3 Killer", { 3, 3, SYMM_NONE, DIFF_BLOCK, DIFF_KINTERSECT, FALSE, TRUE } },
316         { "9 Jigsaw Basic", { 9, 1, SYMM_ROT2, DIFF_SIMPLE, DIFF_KMINMAX, FALSE, FALSE } },
317         { "9 Jigsaw Basic X", { 9, 1, SYMM_ROT2, DIFF_SIMPLE, DIFF_KMINMAX, TRUE } },
318         { "9 Jigsaw Advanced", { 9, 1, SYMM_ROT2, DIFF_SET, DIFF_KMINMAX, FALSE, FALSE } },
319 #ifndef SLOW_SYSTEM
320         { "3x4 Basic", { 3, 4, SYMM_ROT2, DIFF_SIMPLE, DIFF_KMINMAX, FALSE, FALSE } },
321         { "4x4 Basic", { 4, 4, SYMM_ROT2, DIFF_SIMPLE, DIFF_KMINMAX, FALSE, FALSE } },
322 #endif
323     };
324
325     if (i < 0 || i >= lenof(presets))
326         return FALSE;
327
328     *name = dupstr(presets[i].title);
329     *params = dup_params(&presets[i].params);
330
331     return TRUE;
332 }
333
334 static void decode_params(game_params *ret, char const *string)
335 {
336     int seen_r = FALSE;
337
338     ret->c = ret->r = atoi(string);
339     ret->xtype = FALSE;
340     ret->killer = FALSE;
341     while (*string && isdigit((unsigned char)*string)) string++;
342     if (*string == 'x') {
343         string++;
344         ret->r = atoi(string);
345         seen_r = TRUE;
346         while (*string && isdigit((unsigned char)*string)) string++;
347     }
348     while (*string) {
349         if (*string == 'j') {
350             string++;
351             if (seen_r)
352                 ret->c *= ret->r;
353             ret->r = 1;
354         } else if (*string == 'x') {
355             string++;
356             ret->xtype = TRUE;
357         } else if (*string == 'k') {
358             string++;
359             ret->killer = TRUE;
360         } else if (*string == 'r' || *string == 'm' || *string == 'a') {
361             int sn, sc, sd;
362             sc = *string++;
363             if (sc == 'm' && *string == 'd') {
364                 sd = TRUE;
365                 string++;
366             } else {
367                 sd = FALSE;
368             }
369             sn = atoi(string);
370             while (*string && isdigit((unsigned char)*string)) string++;
371             if (sc == 'm' && sn == 8)
372                 ret->symm = SYMM_REF8;
373             if (sc == 'm' && sn == 4)
374                 ret->symm = sd ? SYMM_REF4D : SYMM_REF4;
375             if (sc == 'm' && sn == 2)
376                 ret->symm = sd ? SYMM_REF2D : SYMM_REF2;
377             if (sc == 'r' && sn == 4)
378                 ret->symm = SYMM_ROT4;
379             if (sc == 'r' && sn == 2)
380                 ret->symm = SYMM_ROT2;
381             if (sc == 'a')
382                 ret->symm = SYMM_NONE;
383         } else if (*string == 'd') {
384             string++;
385             if (*string == 't')        /* trivial */
386                 string++, ret->diff = DIFF_BLOCK;
387             else if (*string == 'b')   /* basic */
388                 string++, ret->diff = DIFF_SIMPLE;
389             else if (*string == 'i')   /* intermediate */
390                 string++, ret->diff = DIFF_INTERSECT;
391             else if (*string == 'a')   /* advanced */
392                 string++, ret->diff = DIFF_SET;
393             else if (*string == 'e')   /* extreme */
394                 string++, ret->diff = DIFF_EXTREME;
395             else if (*string == 'u')   /* unreasonable */
396                 string++, ret->diff = DIFF_RECURSIVE;
397         } else
398             string++;                  /* eat unknown character */
399     }
400 }
401
402 static char *encode_params(game_params *params, int full)
403 {
404     char str[80];
405
406     if (params->r > 1)
407         sprintf(str, "%dx%d", params->c, params->r);
408     else
409         sprintf(str, "%dj", params->c);
410     if (params->xtype)
411         strcat(str, "x");
412     if (params->killer)
413         strcat(str, "k");
414
415     if (full) {
416         switch (params->symm) {
417           case SYMM_REF8: strcat(str, "m8"); break;
418           case SYMM_REF4: strcat(str, "m4"); break;
419           case SYMM_REF4D: strcat(str, "md4"); break;
420           case SYMM_REF2: strcat(str, "m2"); break;
421           case SYMM_REF2D: strcat(str, "md2"); break;
422           case SYMM_ROT4: strcat(str, "r4"); break;
423           /* case SYMM_ROT2: strcat(str, "r2"); break; [default] */
424           case SYMM_NONE: strcat(str, "a"); break;
425         }
426         switch (params->diff) {
427           /* case DIFF_BLOCK: strcat(str, "dt"); break; [default] */
428           case DIFF_SIMPLE: strcat(str, "db"); break;
429           case DIFF_INTERSECT: strcat(str, "di"); break;
430           case DIFF_SET: strcat(str, "da"); break;
431           case DIFF_EXTREME: strcat(str, "de"); break;
432           case DIFF_RECURSIVE: strcat(str, "du"); break;
433         }
434     }
435     return dupstr(str);
436 }
437
438 static config_item *game_configure(game_params *params)
439 {
440     config_item *ret;
441     char buf[80];
442
443     ret = snewn(8, config_item);
444
445     ret[0].name = "Columns of sub-blocks";
446     ret[0].type = C_STRING;
447     sprintf(buf, "%d", params->c);
448     ret[0].sval = dupstr(buf);
449     ret[0].ival = 0;
450
451     ret[1].name = "Rows of sub-blocks";
452     ret[1].type = C_STRING;
453     sprintf(buf, "%d", params->r);
454     ret[1].sval = dupstr(buf);
455     ret[1].ival = 0;
456
457     ret[2].name = "\"X\" (require every number in each main diagonal)";
458     ret[2].type = C_BOOLEAN;
459     ret[2].sval = NULL;
460     ret[2].ival = params->xtype;
461
462     ret[3].name = "Jigsaw (irregularly shaped sub-blocks)";
463     ret[3].type = C_BOOLEAN;
464     ret[3].sval = NULL;
465     ret[3].ival = (params->r == 1);
466
467     ret[4].name = "Killer (digit sums)";
468     ret[4].type = C_BOOLEAN;
469     ret[4].sval = NULL;
470     ret[4].ival = params->killer;
471
472     ret[5].name = "Symmetry";
473     ret[5].type = C_CHOICES;
474     ret[5].sval = ":None:2-way rotation:4-way rotation:2-way mirror:"
475         "2-way diagonal mirror:4-way mirror:4-way diagonal mirror:"
476         "8-way mirror";
477     ret[5].ival = params->symm;
478
479     ret[6].name = "Difficulty";
480     ret[6].type = C_CHOICES;
481     ret[6].sval = ":Trivial:Basic:Intermediate:Advanced:Extreme:Unreasonable";
482     ret[6].ival = params->diff;
483
484     ret[7].name = NULL;
485     ret[7].type = C_END;
486     ret[7].sval = NULL;
487     ret[7].ival = 0;
488
489     return ret;
490 }
491
492 static game_params *custom_params(config_item *cfg)
493 {
494     game_params *ret = snew(game_params);
495
496     ret->c = atoi(cfg[0].sval);
497     ret->r = atoi(cfg[1].sval);
498     ret->xtype = cfg[2].ival;
499     if (cfg[3].ival) {
500         ret->c *= ret->r;
501         ret->r = 1;
502     }
503     ret->killer = cfg[4].ival;
504     ret->symm = cfg[5].ival;
505     ret->diff = cfg[6].ival;
506     ret->kdiff = DIFF_KINTERSECT;
507
508     return ret;
509 }
510
511 static char *validate_params(game_params *params, int full)
512 {
513     if (params->c < 2)
514         return "Both dimensions must be at least 2";
515     if (params->c > ORDER_MAX || params->r > ORDER_MAX)
516         return "Dimensions greater than "STR(ORDER_MAX)" are not supported";
517     if ((params->c * params->r) > 31)
518         return "Unable to support more than 31 distinct symbols in a puzzle";
519     if (params->killer && params->c * params->r > 9)
520         return "Killer puzzle dimensions must be smaller than 10.";
521     return NULL;
522 }
523
524 /*
525  * ----------------------------------------------------------------------
526  * Block structure functions.
527  */
528
529 static struct block_structure *alloc_block_structure(int c, int r, int area,
530                                                      int max_nr_squares,
531                                                      int nr_blocks)
532 {
533     int i;
534     struct block_structure *b = snew(struct block_structure);
535
536     b->refcount = 1;
537     b->nr_blocks = nr_blocks;
538     b->max_nr_squares = max_nr_squares;
539     b->c = c; b->r = r; b->area = area;
540     b->whichblock = snewn(area, int);
541     b->blocks_data = snewn(nr_blocks * max_nr_squares, int);
542     b->blocks = snewn(nr_blocks, int *);
543     b->nr_squares = snewn(nr_blocks, int);
544
545     for (i = 0; i < nr_blocks; i++)
546         b->blocks[i] = b->blocks_data + i*max_nr_squares;
547
548 #ifdef STANDALONE_SOLVER
549     b->blocknames = (char **)smalloc(c*r*(sizeof(char *)+80));
550     for (i = 0; i < c * r; i++)
551         b->blocknames[i] = NULL;
552 #endif
553     return b;
554 }
555
556 static void free_block_structure(struct block_structure *b)
557 {
558     if (--b->refcount == 0) {
559         sfree(b->whichblock);
560         sfree(b->blocks);
561         sfree(b->blocks_data);
562 #ifdef STANDALONE_SOLVER
563         sfree(b->blocknames);
564 #endif
565         sfree(b->nr_squares);
566         sfree(b);
567     }
568 }
569
570 static struct block_structure *dup_block_structure(struct block_structure *b)
571 {
572     struct block_structure *nb;
573     int i;
574
575     nb = alloc_block_structure(b->c, b->r, b->area, b->max_nr_squares,
576                                b->nr_blocks);
577     memcpy(nb->nr_squares, b->nr_squares, b->nr_blocks * sizeof *b->nr_squares);
578     memcpy(nb->whichblock, b->whichblock, b->area * sizeof *b->whichblock);
579     memcpy(nb->blocks_data, b->blocks_data,
580            b->nr_blocks * b->max_nr_squares * sizeof *b->blocks_data);
581     for (i = 0; i < b->nr_blocks; i++)
582         nb->blocks[i] = nb->blocks_data + i*nb->max_nr_squares;
583
584 #ifdef STANDALONE_SOLVER
585     nb->blocknames = (char **)smalloc(b->c * b->r *(sizeof(char *)+80));
586     memcpy(nb->blocknames, b->blocknames, b->c * b->r *(sizeof(char *)+80));
587     {
588         int i;
589         for (i = 0; i < b->c * b->r; i++)
590             if (b->blocknames[i] == NULL)
591                 nb->blocknames[i] = NULL;
592             else
593                 nb->blocknames[i] = ((char *)nb->blocknames) + (b->blocknames[i] - (char *)b->blocknames);
594     }
595 #endif
596     return nb;
597 }
598
599 static void split_block(struct block_structure *b, int *squares, int nr_squares)
600 {
601     int i, j;
602     int previous_block = b->whichblock[squares[0]];
603     int newblock = b->nr_blocks;
604
605     assert(b->max_nr_squares >= nr_squares);
606     assert(b->nr_squares[previous_block] > nr_squares);
607
608     b->nr_blocks++;
609     b->blocks_data = sresize(b->blocks_data,
610                              b->nr_blocks * b->max_nr_squares, int);
611     b->nr_squares = sresize(b->nr_squares, b->nr_blocks, int);
612     sfree(b->blocks);
613     b->blocks = snewn(b->nr_blocks, int *);
614     for (i = 0; i < b->nr_blocks; i++)
615         b->blocks[i] = b->blocks_data + i*b->max_nr_squares;
616     for (i = 0; i < nr_squares; i++) {
617         assert(b->whichblock[squares[i]] == previous_block);
618         b->whichblock[squares[i]] = newblock;
619         b->blocks[newblock][i] = squares[i];
620     }
621     for (i = j = 0; i < b->nr_squares[previous_block]; i++) {
622         int k;
623         int sq = b->blocks[previous_block][i];
624         for (k = 0; k < nr_squares; k++)
625             if (squares[k] == sq)
626                 break;
627         if (k == nr_squares)
628             b->blocks[previous_block][j++] = sq;
629     }
630     b->nr_squares[previous_block] -= nr_squares;
631     b->nr_squares[newblock] = nr_squares;
632 }
633
634 static void remove_from_block(struct block_structure *blocks, int b, int n)
635 {
636     int i, j;
637     blocks->whichblock[n] = -1;
638     for (i = j = 0; i < blocks->nr_squares[b]; i++)
639         if (blocks->blocks[b][i] != n)
640             blocks->blocks[b][j++] = blocks->blocks[b][i];
641     assert(j+1 == i);
642     blocks->nr_squares[b]--;
643 }
644
645 /* ----------------------------------------------------------------------
646  * Solver.
647  * 
648  * This solver is used for two purposes:
649  *  + to check solubility of a grid as we gradually remove numbers
650  *    from it
651  *  + to solve an externally generated puzzle when the user selects
652  *    `Solve'.
653  * 
654  * It supports a variety of specific modes of reasoning. By
655  * enabling or disabling subsets of these modes we can arrange a
656  * range of difficulty levels.
657  */
658
659 /*
660  * Modes of reasoning currently supported:
661  *
662  *  - Positional elimination: a number must go in a particular
663  *    square because all the other empty squares in a given
664  *    row/col/blk are ruled out.
665  *
666  *  - Killer minmax elimination: for killer-type puzzles, a number
667  *    is impossible if choosing it would cause the sum in a killer
668  *    region to be guaranteed to be too large or too small.
669  *
670  *  - Numeric elimination: a square must have a particular number
671  *    in because all the other numbers that could go in it are
672  *    ruled out.
673  *
674  *  - Intersectional analysis: given two domains which overlap
675  *    (hence one must be a block, and the other can be a row or
676  *    col), if the possible locations for a particular number in
677  *    one of the domains can be narrowed down to the overlap, then
678  *    that number can be ruled out everywhere but the overlap in
679  *    the other domain too.
680  *
681  *  - Set elimination: if there is a subset of the empty squares
682  *    within a domain such that the union of the possible numbers
683  *    in that subset has the same size as the subset itself, then
684  *    those numbers can be ruled out everywhere else in the domain.
685  *    (For example, if there are five empty squares and the
686  *    possible numbers in each are 12, 23, 13, 134 and 1345, then
687  *    the first three empty squares form such a subset: the numbers
688  *    1, 2 and 3 _must_ be in those three squares in some
689  *    permutation, and hence we can deduce none of them can be in
690  *    the fourth or fifth squares.)
691  *     + You can also see this the other way round, concentrating
692  *       on numbers rather than squares: if there is a subset of
693  *       the unplaced numbers within a domain such that the union
694  *       of all their possible positions has the same size as the
695  *       subset itself, then all other numbers can be ruled out for
696  *       those positions. However, it turns out that this is
697  *       exactly equivalent to the first formulation at all times:
698  *       there is a 1-1 correspondence between suitable subsets of
699  *       the unplaced numbers and suitable subsets of the unfilled
700  *       places, found by taking the _complement_ of the union of
701  *       the numbers' possible positions (or the spaces' possible
702  *       contents).
703  * 
704  *  - Forcing chains (see comment for solver_forcing().)
705  * 
706  *  - Recursion. If all else fails, we pick one of the currently
707  *    most constrained empty squares and take a random guess at its
708  *    contents, then continue solving on that basis and see if we
709  *    get any further.
710  */
711
712 struct solver_usage {
713     int cr;
714     struct block_structure *blocks, *kblocks, *extra_cages;
715     /*
716      * We set up a cubic array, indexed by x, y and digit; each
717      * element of this array is TRUE or FALSE according to whether
718      * or not that digit _could_ in principle go in that position.
719      *
720      * The way to index this array is cube[(y*cr+x)*cr+n-1]; there
721      * are macros below to help with this.
722      */
723     unsigned char *cube;
724     /*
725      * This is the grid in which we write down our final
726      * deductions. y-coordinates in here are _not_ transformed.
727      */
728     digit *grid;
729     /*
730      * For killer-type puzzles, kclues holds the secondary clue for
731      * each cage.  For derived cages, the clue is in extra_clues.
732      */
733     digit *kclues, *extra_clues;
734     /*
735      * Now we keep track, at a slightly higher level, of what we
736      * have yet to work out, to prevent doing the same deduction
737      * many times.
738      */
739     /* row[y*cr+n-1] TRUE if digit n has been placed in row y */
740     unsigned char *row;
741     /* col[x*cr+n-1] TRUE if digit n has been placed in row x */
742     unsigned char *col;
743     /* blk[i*cr+n-1] TRUE if digit n has been placed in block i */
744     unsigned char *blk;
745     /* diag[i*cr+n-1] TRUE if digit n has been placed in diagonal i */
746     unsigned char *diag;               /* diag 0 is \, 1 is / */
747
748     int *regions;
749     int nr_regions;
750     int **sq2region;
751 };
752 #define cubepos2(xy,n) ((xy)*usage->cr+(n)-1)
753 #define cubepos(x,y,n) cubepos2((y)*usage->cr+(x),n)
754 #define cube(x,y,n) (usage->cube[cubepos(x,y,n)])
755 #define cube2(xy,n) (usage->cube[cubepos2(xy,n)])
756
757 #define ondiag0(xy) ((xy) % (cr+1) == 0)
758 #define ondiag1(xy) ((xy) % (cr-1) == 0 && (xy) > 0 && (xy) < cr*cr-1)
759 #define diag0(i) ((i) * (cr+1))
760 #define diag1(i) ((i+1) * (cr-1))
761
762 /*
763  * Function called when we are certain that a particular square has
764  * a particular number in it. The y-coordinate passed in here is
765  * transformed.
766  */
767 static void solver_place(struct solver_usage *usage, int x, int y, int n)
768 {
769     int cr = usage->cr;
770     int sqindex = y*cr+x;
771     int i, bi;
772
773     assert(cube(x,y,n));
774
775     /*
776      * Rule out all other numbers in this square.
777      */
778     for (i = 1; i <= cr; i++)
779         if (i != n)
780             cube(x,y,i) = FALSE;
781
782     /*
783      * Rule out this number in all other positions in the row.
784      */
785     for (i = 0; i < cr; i++)
786         if (i != y)
787             cube(x,i,n) = FALSE;
788
789     /*
790      * Rule out this number in all other positions in the column.
791      */
792     for (i = 0; i < cr; i++)
793         if (i != x)
794             cube(i,y,n) = FALSE;
795
796     /*
797      * Rule out this number in all other positions in the block.
798      */
799     bi = usage->blocks->whichblock[sqindex];
800     for (i = 0; i < cr; i++) {
801         int bp = usage->blocks->blocks[bi][i];
802         if (bp != sqindex)
803             cube2(bp,n) = FALSE;
804     }
805
806     /*
807      * Enter the number in the result grid.
808      */
809     usage->grid[sqindex] = n;
810
811     /*
812      * Cross out this number from the list of numbers left to place
813      * in its row, its column and its block.
814      */
815     usage->row[y*cr+n-1] = usage->col[x*cr+n-1] =
816         usage->blk[bi*cr+n-1] = TRUE;
817
818     if (usage->diag) {
819         if (ondiag0(sqindex)) {
820             for (i = 0; i < cr; i++)
821                 if (diag0(i) != sqindex)
822                     cube2(diag0(i),n) = FALSE;
823             usage->diag[n-1] = TRUE;
824         }
825         if (ondiag1(sqindex)) {
826             for (i = 0; i < cr; i++)
827                 if (diag1(i) != sqindex)
828                     cube2(diag1(i),n) = FALSE;
829             usage->diag[cr+n-1] = TRUE;
830         }
831     }
832 }
833
834 static int solver_elim(struct solver_usage *usage, int *indices
835 #ifdef STANDALONE_SOLVER
836                        , char *fmt, ...
837 #endif
838                        )
839 {
840     int cr = usage->cr;
841     int fpos, m, i;
842
843     /*
844      * Count the number of set bits within this section of the
845      * cube.
846      */
847     m = 0;
848     fpos = -1;
849     for (i = 0; i < cr; i++)
850         if (usage->cube[indices[i]]) {
851             fpos = indices[i];
852             m++;
853         }
854
855     if (m == 1) {
856         int x, y, n;
857         assert(fpos >= 0);
858
859         n = 1 + fpos % cr;
860         x = fpos / cr;
861         y = x / cr;
862         x %= cr;
863
864         if (!usage->grid[y*cr+x]) {
865 #ifdef STANDALONE_SOLVER
866             if (solver_show_working) {
867                 va_list ap;
868                 printf("%*s", solver_recurse_depth*4, "");
869                 va_start(ap, fmt);
870                 vprintf(fmt, ap);
871                 va_end(ap);
872                 printf(":\n%*s  placing %d at (%d,%d)\n",
873                        solver_recurse_depth*4, "", n, 1+x, 1+y);
874             }
875 #endif
876             solver_place(usage, x, y, n);
877             return +1;
878         }
879     } else if (m == 0) {
880 #ifdef STANDALONE_SOLVER
881         if (solver_show_working) {
882             va_list ap;
883             printf("%*s", solver_recurse_depth*4, "");
884             va_start(ap, fmt);
885             vprintf(fmt, ap);
886             va_end(ap);
887             printf(":\n%*s  no possibilities available\n",
888                    solver_recurse_depth*4, "");
889         }
890 #endif
891         return -1;
892     }
893
894     return 0;
895 }
896
897 static int solver_intersect(struct solver_usage *usage,
898                             int *indices1, int *indices2
899 #ifdef STANDALONE_SOLVER
900                             , char *fmt, ...
901 #endif
902                             )
903 {
904     int cr = usage->cr;
905     int ret, i, j;
906
907     /*
908      * Loop over the first domain and see if there's any set bit
909      * not also in the second.
910      */
911     for (i = j = 0; i < cr; i++) {
912         int p = indices1[i];
913         while (j < cr && indices2[j] < p)
914             j++;
915         if (usage->cube[p]) {
916             if (j < cr && indices2[j] == p)
917                 continue;              /* both domains contain this index */
918             else
919                 return 0;              /* there is, so we can't deduce */
920         }
921     }
922
923     /*
924      * We have determined that all set bits in the first domain are
925      * within its overlap with the second. So loop over the second
926      * domain and remove all set bits that aren't also in that
927      * overlap; return +1 iff we actually _did_ anything.
928      */
929     ret = 0;
930     for (i = j = 0; i < cr; i++) {
931         int p = indices2[i];
932         while (j < cr && indices1[j] < p)
933             j++;
934         if (usage->cube[p] && (j >= cr || indices1[j] != p)) {
935 #ifdef STANDALONE_SOLVER
936             if (solver_show_working) {
937                 int px, py, pn;
938
939                 if (!ret) {
940                     va_list ap;
941                     printf("%*s", solver_recurse_depth*4, "");
942                     va_start(ap, fmt);
943                     vprintf(fmt, ap);
944                     va_end(ap);
945                     printf(":\n");
946                 }
947
948                 pn = 1 + p % cr;
949                 px = p / cr;
950                 py = px / cr;
951                 px %= cr;
952
953                 printf("%*s  ruling out %d at (%d,%d)\n",
954                        solver_recurse_depth*4, "", pn, 1+px, 1+py);
955             }
956 #endif
957             ret = +1;                  /* we did something */
958             usage->cube[p] = 0;
959         }
960     }
961
962     return ret;
963 }
964
965 struct solver_scratch {
966     unsigned char *grid, *rowidx, *colidx, *set;
967     int *neighbours, *bfsqueue;
968     int *indexlist, *indexlist2;
969 #ifdef STANDALONE_SOLVER
970     int *bfsprev;
971 #endif
972 };
973
974 static int solver_set(struct solver_usage *usage,
975                       struct solver_scratch *scratch,
976                       int *indices
977 #ifdef STANDALONE_SOLVER
978                       , char *fmt, ...
979 #endif
980                       )
981 {
982     int cr = usage->cr;
983     int i, j, n, count;
984     unsigned char *grid = scratch->grid;
985     unsigned char *rowidx = scratch->rowidx;
986     unsigned char *colidx = scratch->colidx;
987     unsigned char *set = scratch->set;
988
989     /*
990      * We are passed a cr-by-cr matrix of booleans. Our first job
991      * is to winnow it by finding any definite placements - i.e.
992      * any row with a solitary 1 - and discarding that row and the
993      * column containing the 1.
994      */
995     memset(rowidx, TRUE, cr);
996     memset(colidx, TRUE, cr);
997     for (i = 0; i < cr; i++) {
998         int count = 0, first = -1;
999         for (j = 0; j < cr; j++)
1000             if (usage->cube[indices[i*cr+j]])
1001                 first = j, count++;
1002
1003         /*
1004          * If count == 0, then there's a row with no 1s at all and
1005          * the puzzle is internally inconsistent. However, we ought
1006          * to have caught this already during the simpler reasoning
1007          * methods, so we can safely fail an assertion if we reach
1008          * this point here.
1009          */
1010         assert(count > 0);
1011         if (count == 1)
1012             rowidx[i] = colidx[first] = FALSE;
1013     }
1014
1015     /*
1016      * Convert each of rowidx/colidx from a list of 0s and 1s to a
1017      * list of the indices of the 1s.
1018      */
1019     for (i = j = 0; i < cr; i++)
1020         if (rowidx[i])
1021             rowidx[j++] = i;
1022     n = j;
1023     for (i = j = 0; i < cr; i++)
1024         if (colidx[i])
1025             colidx[j++] = i;
1026     assert(n == j);
1027
1028     /*
1029      * And create the smaller matrix.
1030      */
1031     for (i = 0; i < n; i++)
1032         for (j = 0; j < n; j++)
1033             grid[i*cr+j] = usage->cube[indices[rowidx[i]*cr+colidx[j]]];
1034
1035     /*
1036      * Having done that, we now have a matrix in which every row
1037      * has at least two 1s in. Now we search to see if we can find
1038      * a rectangle of zeroes (in the set-theoretic sense of
1039      * `rectangle', i.e. a subset of rows crossed with a subset of
1040      * columns) whose width and height add up to n.
1041      */
1042
1043     memset(set, 0, n);
1044     count = 0;
1045     while (1) {
1046         /*
1047          * We have a candidate set. If its size is <=1 or >=n-1
1048          * then we move on immediately.
1049          */
1050         if (count > 1 && count < n-1) {
1051             /*
1052              * The number of rows we need is n-count. See if we can
1053              * find that many rows which each have a zero in all
1054              * the positions listed in `set'.
1055              */
1056             int rows = 0;
1057             for (i = 0; i < n; i++) {
1058                 int ok = TRUE;
1059                 for (j = 0; j < n; j++)
1060                     if (set[j] && grid[i*cr+j]) {
1061                         ok = FALSE;
1062                         break;
1063                     }
1064                 if (ok)
1065                     rows++;
1066             }
1067
1068             /*
1069              * We expect never to be able to get _more_ than
1070              * n-count suitable rows: this would imply that (for
1071              * example) there are four numbers which between them
1072              * have at most three possible positions, and hence it
1073              * indicates a faulty deduction before this point or
1074              * even a bogus clue.
1075              */
1076             if (rows > n - count) {
1077 #ifdef STANDALONE_SOLVER
1078                 if (solver_show_working) {
1079                     va_list ap;
1080                     printf("%*s", solver_recurse_depth*4,
1081                            "");
1082                     va_start(ap, fmt);
1083                     vprintf(fmt, ap);
1084                     va_end(ap);
1085                     printf(":\n%*s  contradiction reached\n",
1086                            solver_recurse_depth*4, "");
1087                 }
1088 #endif
1089                 return -1;
1090             }
1091
1092             if (rows >= n - count) {
1093                 int progress = FALSE;
1094
1095                 /*
1096                  * We've got one! Now, for each row which _doesn't_
1097                  * satisfy the criterion, eliminate all its set
1098                  * bits in the positions _not_ listed in `set'.
1099                  * Return +1 (meaning progress has been made) if we
1100                  * successfully eliminated anything at all.
1101                  * 
1102                  * This involves referring back through
1103                  * rowidx/colidx in order to work out which actual
1104                  * positions in the cube to meddle with.
1105                  */
1106                 for (i = 0; i < n; i++) {
1107                     int ok = TRUE;
1108                     for (j = 0; j < n; j++)
1109                         if (set[j] && grid[i*cr+j]) {
1110                             ok = FALSE;
1111                             break;
1112                         }
1113                     if (!ok) {
1114                         for (j = 0; j < n; j++)
1115                             if (!set[j] && grid[i*cr+j]) {
1116                                 int fpos = indices[rowidx[i]*cr+colidx[j]];
1117 #ifdef STANDALONE_SOLVER
1118                                 if (solver_show_working) {
1119                                     int px, py, pn;
1120
1121                                     if (!progress) {
1122                                         va_list ap;
1123                                         printf("%*s", solver_recurse_depth*4,
1124                                                "");
1125                                         va_start(ap, fmt);
1126                                         vprintf(fmt, ap);
1127                                         va_end(ap);
1128                                         printf(":\n");
1129                                     }
1130
1131                                     pn = 1 + fpos % cr;
1132                                     px = fpos / cr;
1133                                     py = px / cr;
1134                                     px %= cr;
1135
1136                                     printf("%*s  ruling out %d at (%d,%d)\n",
1137                                            solver_recurse_depth*4, "",
1138                                            pn, 1+px, 1+py);
1139                                 }
1140 #endif
1141                                 progress = TRUE;
1142                                 usage->cube[fpos] = FALSE;
1143                             }
1144                     }
1145                 }
1146
1147                 if (progress) {
1148                     return +1;
1149                 }
1150             }
1151         }
1152
1153         /*
1154          * Binary increment: change the rightmost 0 to a 1, and
1155          * change all 1s to the right of it to 0s.
1156          */
1157         i = n;
1158         while (i > 0 && set[i-1])
1159             set[--i] = 0, count--;
1160         if (i > 0)
1161             set[--i] = 1, count++;
1162         else
1163             break;                     /* done */
1164     }
1165
1166     return 0;
1167 }
1168
1169 /*
1170  * Look for forcing chains. A forcing chain is a path of
1171  * pairwise-exclusive squares (i.e. each pair of adjacent squares
1172  * in the path are in the same row, column or block) with the
1173  * following properties:
1174  *
1175  *  (a) Each square on the path has precisely two possible numbers.
1176  *
1177  *  (b) Each pair of squares which are adjacent on the path share
1178  *      at least one possible number in common.
1179  *
1180  *  (c) Each square in the middle of the path shares _both_ of its
1181  *      numbers with at least one of its neighbours (not the same
1182  *      one with both neighbours).
1183  *
1184  * These together imply that at least one of the possible number
1185  * choices at one end of the path forces _all_ the rest of the
1186  * numbers along the path. In order to make real use of this, we
1187  * need further properties:
1188  *
1189  *  (c) Ruling out some number N from the square at one end of the
1190  *      path forces the square at the other end to take the same
1191  *      number N.
1192  *
1193  *  (d) The two end squares are both in line with some third
1194  *      square.
1195  *
1196  *  (e) That third square currently has N as a possibility.
1197  *
1198  * If we can find all of that lot, we can deduce that at least one
1199  * of the two ends of the forcing chain has number N, and that
1200  * therefore the mutually adjacent third square does not.
1201  *
1202  * To find forcing chains, we're going to start a bfs at each
1203  * suitable square, once for each of its two possible numbers.
1204  */
1205 static int solver_forcing(struct solver_usage *usage,
1206                           struct solver_scratch *scratch)
1207 {
1208     int cr = usage->cr;
1209     int *bfsqueue = scratch->bfsqueue;
1210 #ifdef STANDALONE_SOLVER
1211     int *bfsprev = scratch->bfsprev;
1212 #endif
1213     unsigned char *number = scratch->grid;
1214     int *neighbours = scratch->neighbours;
1215     int x, y;
1216
1217     for (y = 0; y < cr; y++)
1218         for (x = 0; x < cr; x++) {
1219             int count, t, n;
1220
1221             /*
1222              * If this square doesn't have exactly two candidate
1223              * numbers, don't try it.
1224              * 
1225              * In this loop we also sum the candidate numbers,
1226              * which is a nasty hack to allow us to quickly find
1227              * `the other one' (since we will shortly know there
1228              * are exactly two).
1229              */
1230             for (count = t = 0, n = 1; n <= cr; n++)
1231                 if (cube(x, y, n))
1232                     count++, t += n;
1233             if (count != 2)
1234                 continue;
1235
1236             /*
1237              * Now attempt a bfs for each candidate.
1238              */
1239             for (n = 1; n <= cr; n++)
1240                 if (cube(x, y, n)) {
1241                     int orign, currn, head, tail;
1242
1243                     /*
1244                      * Begin a bfs.
1245                      */
1246                     orign = n;
1247
1248                     memset(number, cr+1, cr*cr);
1249                     head = tail = 0;
1250                     bfsqueue[tail++] = y*cr+x;
1251 #ifdef STANDALONE_SOLVER
1252                     bfsprev[y*cr+x] = -1;
1253 #endif
1254                     number[y*cr+x] = t - n;
1255
1256                     while (head < tail) {
1257                         int xx, yy, nneighbours, xt, yt, i;
1258
1259                         xx = bfsqueue[head++];
1260                         yy = xx / cr;
1261                         xx %= cr;
1262
1263                         currn = number[yy*cr+xx];
1264
1265                         /*
1266                          * Find neighbours of yy,xx.
1267                          */
1268                         nneighbours = 0;
1269                         for (yt = 0; yt < cr; yt++)
1270                             neighbours[nneighbours++] = yt*cr+xx;
1271                         for (xt = 0; xt < cr; xt++)
1272                             neighbours[nneighbours++] = yy*cr+xt;
1273                         xt = usage->blocks->whichblock[yy*cr+xx];
1274                         for (yt = 0; yt < cr; yt++)
1275                             neighbours[nneighbours++] = usage->blocks->blocks[xt][yt];
1276                         if (usage->diag) {
1277                             int sqindex = yy*cr+xx;
1278                             if (ondiag0(sqindex)) {
1279                                 for (i = 0; i < cr; i++)
1280                                     neighbours[nneighbours++] = diag0(i);
1281                             }
1282                             if (ondiag1(sqindex)) {
1283                                 for (i = 0; i < cr; i++)
1284                                     neighbours[nneighbours++] = diag1(i);
1285                             }
1286                         }
1287
1288                         /*
1289                          * Try visiting each of those neighbours.
1290                          */
1291                         for (i = 0; i < nneighbours; i++) {
1292                             int cc, tt, nn;
1293
1294                             xt = neighbours[i] % cr;
1295                             yt = neighbours[i] / cr;
1296
1297                             /*
1298                              * We need this square to not be
1299                              * already visited, and to include
1300                              * currn as a possible number.
1301                              */
1302                             if (number[yt*cr+xt] <= cr)
1303                                 continue;
1304                             if (!cube(xt, yt, currn))
1305                                 continue;
1306
1307                             /*
1308                              * Don't visit _this_ square a second
1309                              * time!
1310                              */
1311                             if (xt == xx && yt == yy)
1312                                 continue;
1313
1314                             /*
1315                              * To continue with the bfs, we need
1316                              * this square to have exactly two
1317                              * possible numbers.
1318                              */
1319                             for (cc = tt = 0, nn = 1; nn <= cr; nn++)
1320                                 if (cube(xt, yt, nn))
1321                                     cc++, tt += nn;
1322                             if (cc == 2) {
1323                                 bfsqueue[tail++] = yt*cr+xt;
1324 #ifdef STANDALONE_SOLVER
1325                                 bfsprev[yt*cr+xt] = yy*cr+xx;
1326 #endif
1327                                 number[yt*cr+xt] = tt - currn;
1328                             }
1329
1330                             /*
1331                              * One other possibility is that this
1332                              * might be the square in which we can
1333                              * make a real deduction: if it's
1334                              * adjacent to x,y, and currn is equal
1335                              * to the original number we ruled out.
1336                              */
1337                             if (currn == orign &&
1338                                 (xt == x || yt == y ||
1339                                  (usage->blocks->whichblock[yt*cr+xt] == usage->blocks->whichblock[y*cr+x]) ||
1340                                  (usage->diag && ((ondiag0(yt*cr+xt) && ondiag0(y*cr+x)) ||
1341                                                   (ondiag1(yt*cr+xt) && ondiag1(y*cr+x)))))) {
1342 #ifdef STANDALONE_SOLVER
1343                                 if (solver_show_working) {
1344                                     char *sep = "";
1345                                     int xl, yl;
1346                                     printf("%*sforcing chain, %d at ends of ",
1347                                            solver_recurse_depth*4, "", orign);
1348                                     xl = xx;
1349                                     yl = yy;
1350                                     while (1) {
1351                                         printf("%s(%d,%d)", sep, 1+xl,
1352                                                1+yl);
1353                                         xl = bfsprev[yl*cr+xl];
1354                                         if (xl < 0)
1355                                             break;
1356                                         yl = xl / cr;
1357                                         xl %= cr;
1358                                         sep = "-";
1359                                     }
1360                                     printf("\n%*s  ruling out %d at (%d,%d)\n",
1361                                            solver_recurse_depth*4, "",
1362                                            orign, 1+xt, 1+yt);
1363                                 }
1364 #endif
1365                                 cube(xt, yt, orign) = FALSE;
1366                                 return 1;
1367                             }
1368                         }
1369                     }
1370                 }
1371         }
1372
1373     return 0;
1374 }
1375
1376 static int solver_killer_minmax(struct solver_usage *usage,
1377                                 struct block_structure *cages, digit *clues,
1378                                 int b
1379 #ifdef STANDALONE_SOLVER
1380                                 , const char *extra
1381 #endif
1382                                 )
1383 {
1384     int cr = usage->cr;
1385     int i;
1386     int ret = 0;
1387     int nsquares = cages->nr_squares[b];
1388
1389     if (clues[b] == 0)
1390         return 0;
1391
1392     for (i = 0; i < nsquares; i++) {
1393         int n, x = cages->blocks[b][i];
1394
1395         for (n = 1; n <= cr; n++)
1396             if (cube2(x, n)) {
1397                 int maxval = 0, minval = 0;
1398                 int j;
1399                 for (j = 0; j < nsquares; j++) {
1400                     int m;
1401                     int y = cages->blocks[b][j];
1402                     if (i == j)
1403                         continue;
1404                     for (m = 1; m <= cr; m++)
1405                         if (cube2(y, m)) {
1406                             minval += m;
1407                             break;
1408                         }
1409                     for (m = cr; m > 0; m--)
1410                         if (cube2(y, m)) {
1411                             maxval += m;
1412                             break;
1413                         }
1414                 }
1415                 if (maxval + n < clues[b]) {
1416                     cube2(x, n) = FALSE;
1417                     ret = 1;
1418 #ifdef STANDALONE_SOLVER
1419                     if (solver_show_working)
1420                         printf("%*s  ruling out %d at (%d,%d) as too low %s\n",
1421                                solver_recurse_depth*4, "killer minmax analysis",
1422                                n, 1 + x%cr, 1 + x/cr, extra);
1423 #endif
1424                 }
1425                 if (minval + n > clues[b]) {
1426                     cube2(x, n) = FALSE;
1427                     ret = 1;
1428 #ifdef STANDALONE_SOLVER
1429                     if (solver_show_working)
1430                         printf("%*s  ruling out %d at (%d,%d) as too high %s\n",
1431                                solver_recurse_depth*4, "killer minmax analysis",
1432                                n, 1 + x%cr, 1 + x/cr, extra);
1433 #endif
1434                 }
1435             }
1436     }
1437     return ret;
1438 }
1439
1440 static int solver_killer_sums(struct solver_usage *usage, int b,
1441                               struct block_structure *cages, int clue,
1442                               int cage_is_region
1443 #ifdef STANDALONE_SOLVER
1444                               , const char *cage_type
1445 #endif
1446                               )
1447 {
1448     int cr = usage->cr;
1449     int i, ret, max_sums;
1450     int nsquares = cages->nr_squares[b];
1451     unsigned int *sumbits, possible_addends;
1452
1453     if (clue == 0) {
1454         assert(nsquares == 0);
1455         return 0;
1456     }
1457     assert(nsquares > 0);
1458
1459     if (nsquares > 4)
1460         return 0;
1461
1462     if (!cage_is_region) {
1463         int known_row = -1, known_col = -1, known_block = -1;
1464         /*
1465          * Verify that the cage lies entirely within one region,
1466          * so that using the precomputed sums is valid.
1467          */
1468         for (i = 0; i < nsquares; i++) {
1469             int x = cages->blocks[b][i];
1470
1471             assert(usage->grid[x] == 0);
1472
1473             if (i == 0) {
1474                 known_row = x/cr;
1475                 known_col = x%cr;
1476                 known_block = usage->blocks->whichblock[x];
1477             } else {
1478                 if (known_row != x/cr)
1479                     known_row = -1;
1480                 if (known_col != x%cr)
1481                     known_col = -1;
1482                 if (known_block != usage->blocks->whichblock[x])
1483                     known_block = -1;
1484             }
1485         }
1486         if (known_block == -1 && known_col == -1 && known_row == -1)
1487             return 0;
1488     }
1489     if (nsquares == 2) {
1490         if (clue < 3 || clue > 17)
1491             return -1;
1492
1493         sumbits = sum_bits2[clue];
1494         max_sums = MAX_2SUMS;
1495     } else if (nsquares == 3) {
1496         if (clue < 6 || clue > 24)
1497             return -1;
1498
1499         sumbits = sum_bits3[clue];
1500         max_sums = MAX_3SUMS;
1501     } else {
1502         if (clue < 10 || clue > 30)
1503             return -1;
1504
1505         sumbits = sum_bits4[clue];
1506         max_sums = MAX_4SUMS;
1507     }
1508     /*
1509      * For every possible way to get the sum, see if there is
1510      * one square in the cage that disallows all the required
1511      * addends.  If we find one such square, this way to compute
1512      * the sum is impossible.
1513      */
1514     possible_addends = 0;
1515     for (i = 0; i < max_sums; i++) {
1516         int j;
1517         unsigned int bits = sumbits[i];
1518
1519         if (bits == 0)
1520             break;
1521
1522         for (j = 0; j < nsquares; j++) {
1523             int n;
1524             unsigned int square_bits = bits;
1525             int x = cages->blocks[b][j];
1526             for (n = 1; n <= cr; n++)
1527                 if (!cube2(x, n))
1528                     square_bits &= ~(1 << n);
1529             if (square_bits == 0) {
1530                 break;
1531             }
1532         }
1533         if (j == nsquares)
1534             possible_addends |= bits;
1535     }
1536     /*
1537      * Now we know which addends can possibly be used to
1538      * compute the sum.  Remove all other digits from the
1539      * set of possibilities.
1540      */
1541     if (possible_addends == 0)
1542         return -1;
1543
1544     ret = 0;
1545     for (i = 0; i < nsquares; i++) {
1546         int n;
1547         int x = cages->blocks[b][i];
1548         for (n = 1; n <= cr; n++) {
1549             if (!cube2(x, n))
1550                 continue;
1551             if ((possible_addends & (1 << n)) == 0) {
1552                 cube2(x, n) = FALSE;
1553                 ret = 1;
1554 #ifdef STANDALONE_SOLVER
1555                 if (solver_show_working) {
1556                     printf("%*s  using %s\n",
1557                            solver_recurse_depth*4, "killer sums analysis",
1558                            cage_type);
1559                     printf("%*s  ruling out %d at (%d,%d) due to impossible %d-sum\n",
1560                            solver_recurse_depth*4, "",
1561                            n, 1 + x%cr, 1 + x/cr, nsquares);
1562                 }
1563 #endif
1564             }
1565         }
1566     }
1567     return ret;
1568 }
1569
1570 static int filter_whole_cages(struct solver_usage *usage, int *squares, int n,
1571                               int *filtered_sum)
1572 {
1573     int b, i, j, off;
1574     *filtered_sum = 0;
1575
1576     /* First, filter squares with a clue.  */
1577     for (i = j = 0; i < n; i++)
1578         if (usage->grid[squares[i]])
1579             *filtered_sum += usage->grid[squares[i]];
1580         else
1581             squares[j++] = squares[i];
1582     n = j;
1583
1584     /*
1585      * Filter all cages that are covered entirely by the list of
1586      * squares.
1587      */
1588     off = 0;
1589     for (b = 0; b < usage->kblocks->nr_blocks && off < n; b++) {
1590         int b_squares = usage->kblocks->nr_squares[b];
1591         int matched = 0;
1592
1593         if (b_squares == 0)
1594             continue;
1595
1596         /*
1597          * Find all squares of block b that lie in our list,
1598          * and make them contiguous at off, which is the current position
1599          * in the output list.
1600          */
1601         for (i = 0; i < b_squares; i++) {
1602             for (j = off; j < n; j++)
1603                 if (squares[j] == usage->kblocks->blocks[b][i]) {
1604                     int t = squares[off + matched];
1605                     squares[off + matched] = squares[j];
1606                     squares[j] = t;
1607                     matched++;
1608                     break;
1609                 }
1610         }
1611         /* If so, filter out all squares of b from the list.  */
1612         if (matched != usage->kblocks->nr_squares[b]) {
1613             off += matched;
1614             continue;
1615         }
1616         memmove(squares + off, squares + off + matched,
1617                 (n - off - matched) * sizeof *squares);
1618         n -= matched;
1619
1620         *filtered_sum += usage->kclues[b];
1621     }
1622     assert(off == n);
1623     return off;
1624 }
1625
1626 static struct solver_scratch *solver_new_scratch(struct solver_usage *usage)
1627 {
1628     struct solver_scratch *scratch = snew(struct solver_scratch);
1629     int cr = usage->cr;
1630     scratch->grid = snewn(cr*cr, unsigned char);
1631     scratch->rowidx = snewn(cr, unsigned char);
1632     scratch->colidx = snewn(cr, unsigned char);
1633     scratch->set = snewn(cr, unsigned char);
1634     scratch->neighbours = snewn(5*cr, int);
1635     scratch->bfsqueue = snewn(cr*cr, int);
1636 #ifdef STANDALONE_SOLVER
1637     scratch->bfsprev = snewn(cr*cr, int);
1638 #endif
1639     scratch->indexlist = snewn(cr*cr, int);   /* used for set elimination */
1640     scratch->indexlist2 = snewn(cr, int);   /* only used for intersect() */
1641     return scratch;
1642 }
1643
1644 static void solver_free_scratch(struct solver_scratch *scratch)
1645 {
1646 #ifdef STANDALONE_SOLVER
1647     sfree(scratch->bfsprev);
1648 #endif
1649     sfree(scratch->bfsqueue);
1650     sfree(scratch->neighbours);
1651     sfree(scratch->set);
1652     sfree(scratch->colidx);
1653     sfree(scratch->rowidx);
1654     sfree(scratch->grid);
1655     sfree(scratch->indexlist);
1656     sfree(scratch->indexlist2);
1657     sfree(scratch);
1658 }
1659
1660 /*
1661  * Used for passing information about difficulty levels between the solver
1662  * and its callers.
1663  */
1664 struct difficulty {
1665     /* Maximum levels allowed.  */
1666     int maxdiff, maxkdiff;
1667     /* Levels reached by the solver.  */
1668     int diff, kdiff;
1669 };
1670
1671 static void solver(int cr, struct block_structure *blocks,
1672                   struct block_structure *kblocks, int xtype,
1673                   digit *grid, digit *kgrid, struct difficulty *dlev)
1674 {
1675     struct solver_usage *usage;
1676     struct solver_scratch *scratch;
1677     int x, y, b, i, n, ret;
1678     int diff = DIFF_BLOCK;
1679     int kdiff = DIFF_KSINGLE;
1680
1681     /*
1682      * Set up a usage structure as a clean slate (everything
1683      * possible).
1684      */
1685     usage = snew(struct solver_usage);
1686     usage->cr = cr;
1687     usage->blocks = blocks;
1688     if (kblocks) {
1689         usage->kblocks = dup_block_structure(kblocks);
1690         usage->extra_cages = alloc_block_structure (kblocks->c, kblocks->r,
1691                                                     cr * cr, cr, cr * cr);
1692         usage->extra_clues = snewn(cr*cr, digit);
1693     } else {
1694         usage->kblocks = usage->extra_cages = NULL;
1695         usage->extra_clues = NULL;
1696     }
1697     usage->cube = snewn(cr*cr*cr, unsigned char);
1698     usage->grid = grid;                /* write straight back to the input */
1699     if (kgrid) {
1700         int nclues = kblocks->nr_blocks;
1701         /*
1702          * Allow for expansion of the killer regions, the absolute
1703          * limit is obviously one region per square.
1704          */
1705         usage->kclues = snewn(cr*cr, digit);
1706         for (i = 0; i < nclues; i++) {
1707             for (n = 0; n < kblocks->nr_squares[i]; n++)
1708                 if (kgrid[kblocks->blocks[i][n]] != 0)
1709                     usage->kclues[i] = kgrid[kblocks->blocks[i][n]];
1710             assert(usage->kclues[i] > 0);
1711         }
1712         memset(usage->kclues + nclues, 0, cr*cr - nclues);
1713     } else {
1714         usage->kclues = NULL;
1715     }
1716
1717     memset(usage->cube, TRUE, cr*cr*cr);
1718
1719     usage->row = snewn(cr * cr, unsigned char);
1720     usage->col = snewn(cr * cr, unsigned char);
1721     usage->blk = snewn(cr * cr, unsigned char);
1722     memset(usage->row, FALSE, cr * cr);
1723     memset(usage->col, FALSE, cr * cr);
1724     memset(usage->blk, FALSE, cr * cr);
1725
1726     if (xtype) {
1727         usage->diag = snewn(cr * 2, unsigned char);
1728         memset(usage->diag, FALSE, cr * 2);
1729     } else
1730         usage->diag = NULL; 
1731
1732     usage->nr_regions = cr * 3 + (xtype ? 2 : 0);
1733     usage->regions = snewn(cr * usage->nr_regions, int);
1734     usage->sq2region = snewn(cr * cr * 3, int *);
1735
1736     for (n = 0; n < cr; n++) {
1737         for (i = 0; i < cr; i++) {
1738             x = n*cr+i;
1739             y = i*cr+n;
1740             b = usage->blocks->blocks[n][i];
1741             usage->regions[cr*n*3 + i] = x;
1742             usage->regions[cr*n*3 + cr + i] = y;
1743             usage->regions[cr*n*3 + 2*cr + i] = b;
1744             usage->sq2region[x*3] = usage->regions + cr*n*3;
1745             usage->sq2region[y*3 + 1] = usage->regions + cr*n*3 + cr;
1746             usage->sq2region[b*3 + 2] = usage->regions + cr*n*3 + 2*cr;
1747         }
1748     }
1749
1750     scratch = solver_new_scratch(usage);
1751
1752     /*
1753      * Place all the clue numbers we are given.
1754      */
1755     for (x = 0; x < cr; x++)
1756         for (y = 0; y < cr; y++)
1757             if (grid[y*cr+x])
1758                 solver_place(usage, x, y, grid[y*cr+x]);
1759
1760     /*
1761      * Now loop over the grid repeatedly trying all permitted modes
1762      * of reasoning. The loop terminates if we complete an
1763      * iteration without making any progress; we then return
1764      * failure or success depending on whether the grid is full or
1765      * not.
1766      */
1767     while (1) {
1768         /*
1769          * I'd like to write `continue;' inside each of the
1770          * following loops, so that the solver returns here after
1771          * making some progress. However, I can't specify that I
1772          * want to continue an outer loop rather than the innermost
1773          * one, so I'm apologetically resorting to a goto.
1774          */
1775         cont:
1776
1777         /*
1778          * Blockwise positional elimination.
1779          */
1780         for (b = 0; b < cr; b++)
1781             for (n = 1; n <= cr; n++)
1782                 if (!usage->blk[b*cr+n-1]) {
1783                     for (i = 0; i < cr; i++)
1784                         scratch->indexlist[i] = cubepos2(usage->blocks->blocks[b][i],n);
1785                     ret = solver_elim(usage, scratch->indexlist
1786 #ifdef STANDALONE_SOLVER
1787                                       , "positional elimination,"
1788                                       " %d in block %s", n,
1789                                       usage->blocks->blocknames[b]
1790 #endif
1791                                       );
1792                     if (ret < 0) {
1793                         diff = DIFF_IMPOSSIBLE;
1794                         goto got_result;
1795                     } else if (ret > 0) {
1796                         diff = max(diff, DIFF_BLOCK);
1797                         goto cont;
1798                     }
1799                 }
1800
1801         if (usage->kclues != NULL) {
1802             int changed = FALSE;
1803
1804             /*
1805              * First, bring the kblocks into a more useful form: remove
1806              * all filled-in squares, and reduce the sum by their values.
1807              * Walk in reverse order, since otherwise remove_from_block
1808              * can move element past our loop counter.
1809              */
1810             for (b = 0; b < usage->kblocks->nr_blocks; b++)
1811                 for (i = usage->kblocks->nr_squares[b] -1; i >= 0; i--) {
1812                     int x = usage->kblocks->blocks[b][i];
1813                     int t = usage->grid[x];
1814
1815                     if (t == 0)
1816                         continue;
1817                     remove_from_block(usage->kblocks, b, x);
1818                     if (t > usage->kclues[b]) {
1819                         diff = DIFF_IMPOSSIBLE;
1820                         goto got_result;
1821                     }
1822                     usage->kclues[b] -= t;
1823                     /*
1824                      * Since cages are regions, this tells us something
1825                      * about the other squares in the cage.
1826                      */
1827                     for (n = 0; n < usage->kblocks->nr_squares[b]; n++) {
1828                         cube2(usage->kblocks->blocks[b][n], t) = FALSE;
1829                     }
1830                 }
1831
1832             /*
1833              * The most trivial kind of solver for killer puzzles: fill
1834              * single-square cages.
1835              */
1836             for (b = 0; b < usage->kblocks->nr_blocks; b++) {
1837                 int squares = usage->kblocks->nr_squares[b];
1838                 if (squares == 1) {
1839                     int v = usage->kclues[b];
1840                     if (v < 1 || v > cr) {
1841                         diff = DIFF_IMPOSSIBLE;
1842                         goto got_result;
1843                     }
1844                     x = usage->kblocks->blocks[b][0] % cr;
1845                     y = usage->kblocks->blocks[b][0] / cr;
1846                     if (!cube(x, y, v)) {
1847                         diff = DIFF_IMPOSSIBLE;
1848                         goto got_result;
1849                     }
1850                     solver_place(usage, x, y, v);
1851
1852 #ifdef STANDALONE_SOLVER
1853                     if (solver_show_working) {
1854                         printf("%*s  placing %d at (%d,%d)\n",
1855                                solver_recurse_depth*4, "killer single-square cage",
1856                                v, 1 + x%cr, 1 + x/cr);
1857                     }
1858 #endif
1859                     changed = TRUE;
1860                 }
1861             }
1862
1863             if (changed) {
1864                 kdiff = max(kdiff, DIFF_KSINGLE);
1865                 goto cont;
1866             }
1867         }
1868         if (dlev->maxkdiff >= DIFF_KINTERSECT && usage->kclues != NULL) {
1869             int changed = FALSE;
1870             /*
1871              * Now, create the extra_cages information.  Every full region
1872              * (row, column, or block) has the same sum total (45 for 3x3
1873              * puzzles.  After we try to cover these regions with cages that
1874              * lie entirely within them, any squares that remain must bring
1875              * the total to this known value, and so they form additional
1876              * cages which aren't immediately evident in the displayed form
1877              * of the puzzle.
1878              */
1879             usage->extra_cages->nr_blocks = 0;
1880             for (i = 0; i < 3; i++) {
1881                 for (n = 0; n < cr; n++) {
1882                     int *region = usage->regions + cr*n*3 + i*cr;
1883                     int sum = cr * (cr + 1) / 2;
1884                     int nsquares = cr;
1885                     int filtered;
1886                     int n_extra = usage->extra_cages->nr_blocks;
1887                     int *extra_list = usage->extra_cages->blocks[n_extra];
1888                     memcpy(extra_list, region, cr * sizeof *extra_list);
1889
1890                     nsquares = filter_whole_cages(usage, extra_list, nsquares, &filtered);
1891                     sum -= filtered;
1892                     if (nsquares == cr || nsquares == 0)
1893                         continue;
1894                     if (dlev->maxdiff >= DIFF_RECURSIVE) {
1895                         if (sum <= 0) {
1896                             dlev->diff = DIFF_IMPOSSIBLE;
1897                             goto got_result;
1898                         }
1899                     }
1900                     assert(sum > 0);
1901
1902                     if (nsquares == 1) {
1903                         if (sum > cr) {
1904                             diff = DIFF_IMPOSSIBLE;
1905                             goto got_result;
1906                         }
1907                         x = extra_list[0] % cr;
1908                         y = extra_list[0] / cr;
1909                         if (!cube(x, y, sum)) {
1910                             diff = DIFF_IMPOSSIBLE;
1911                             goto got_result;
1912                         }
1913                         solver_place(usage, x, y, sum);
1914                         changed = TRUE;
1915 #ifdef STANDALONE_SOLVER
1916                         if (solver_show_working) {
1917                             printf("%*s  placing %d at (%d,%d)\n",
1918                                    solver_recurse_depth*4, "killer single-square deduced cage",
1919                                    sum, 1 + x, 1 + y);
1920                         }
1921 #endif
1922                     }
1923
1924                     b = usage->kblocks->whichblock[extra_list[0]];
1925                     for (x = 1; x < nsquares; x++)
1926                         if (usage->kblocks->whichblock[extra_list[x]] != b)
1927                             break;
1928                     if (x == nsquares) {
1929                         assert(usage->kblocks->nr_squares[b] > nsquares);
1930                         split_block(usage->kblocks, extra_list, nsquares);
1931                         assert(usage->kblocks->nr_squares[usage->kblocks->nr_blocks - 1] == nsquares);
1932                         usage->kclues[usage->kblocks->nr_blocks - 1] = sum;
1933                         usage->kclues[b] -= sum;
1934                     } else {
1935                         usage->extra_cages->nr_squares[n_extra] = nsquares;
1936                         usage->extra_cages->nr_blocks++;
1937                         usage->extra_clues[n_extra] = sum;
1938                     }
1939                 }
1940             }
1941             if (changed) {
1942                 kdiff = max(kdiff, DIFF_KINTERSECT);
1943                 goto cont;
1944             }
1945         }
1946
1947         /*
1948          * Another simple killer-type elimination.  For every square in a
1949          * cage, find the minimum and maximum possible sums of all the
1950          * other squares in the same cage, and rule out possibilities
1951          * for the given square based on whether they are guaranteed to
1952          * cause the sum to be either too high or too low.
1953          * This is a special case of trying all possible sums across a
1954          * region, which is a recursive algorithm.  We should probably
1955          * implement it for a higher difficulty level.
1956          */
1957         if (dlev->maxkdiff >= DIFF_KMINMAX && usage->kclues != NULL) {
1958             int changed = FALSE;
1959             for (b = 0; b < usage->kblocks->nr_blocks; b++) {
1960                 int ret = solver_killer_minmax(usage, usage->kblocks,
1961                                                usage->kclues, b
1962 #ifdef STANDALONE_SOLVER
1963                                              , ""
1964 #endif
1965                                                );
1966                 if (ret < 0) {
1967                     diff = DIFF_IMPOSSIBLE;
1968                     goto got_result;
1969                 } else if (ret > 0)
1970                     changed = TRUE;
1971             }
1972             for (b = 0; b < usage->extra_cages->nr_blocks; b++) {
1973                 int ret = solver_killer_minmax(usage, usage->extra_cages,
1974                                                usage->extra_clues, b
1975 #ifdef STANDALONE_SOLVER
1976                                                , "using deduced cages"
1977 #endif
1978                                                );
1979                 if (ret < 0) {
1980                     diff = DIFF_IMPOSSIBLE;
1981                     goto got_result;
1982                 } else if (ret > 0)
1983                     changed = TRUE;
1984             }
1985             if (changed) {
1986                 kdiff = max(kdiff, DIFF_KMINMAX);
1987                 goto cont;
1988             }
1989         }
1990
1991         /*
1992          * Try to use knowledge of which numbers can be used to generate
1993          * a given sum.
1994          * This can only be used if a cage lies entirely within a region.
1995          */
1996         if (dlev->maxkdiff >= DIFF_KSUMS && usage->kclues != NULL) {
1997             int changed = FALSE;
1998
1999             for (b = 0; b < usage->kblocks->nr_blocks; b++) {
2000                 int ret = solver_killer_sums(usage, b, usage->kblocks,
2001                                              usage->kclues[b], TRUE
2002 #ifdef STANDALONE_SOLVER
2003                                              , "regular clues"
2004 #endif
2005                                              );
2006                 if (ret > 0) {
2007                     changed = TRUE;
2008                     kdiff = max(kdiff, DIFF_KSUMS);
2009                 } else if (ret < 0) {
2010                     diff = DIFF_IMPOSSIBLE;
2011                     goto got_result;
2012                 }
2013             }
2014
2015             for (b = 0; b < usage->extra_cages->nr_blocks; b++) {
2016                 int ret = solver_killer_sums(usage, b, usage->extra_cages,
2017                                              usage->extra_clues[b], FALSE
2018 #ifdef STANDALONE_SOLVER
2019                                              , "deduced clues"
2020 #endif
2021                                              );
2022                 if (ret > 0) {
2023                     changed = TRUE;
2024                     kdiff = max(kdiff, DIFF_KINTERSECT);
2025                 } else if (ret < 0) {
2026                     diff = DIFF_IMPOSSIBLE;
2027                     goto got_result;
2028                 }
2029             }
2030
2031             if (changed)
2032                 goto cont;
2033         }
2034
2035         if (dlev->maxdiff <= DIFF_BLOCK)
2036             break;
2037
2038         /*
2039          * Row-wise positional elimination.
2040          */
2041         for (y = 0; y < cr; y++)
2042             for (n = 1; n <= cr; n++)
2043                 if (!usage->row[y*cr+n-1]) {
2044                     for (x = 0; x < cr; x++)
2045                         scratch->indexlist[x] = cubepos(x, y, n);
2046                     ret = solver_elim(usage, scratch->indexlist
2047 #ifdef STANDALONE_SOLVER
2048                                       , "positional elimination,"
2049                                       " %d in row %d", n, 1+y
2050 #endif
2051                                       );
2052                     if (ret < 0) {
2053                         diff = DIFF_IMPOSSIBLE;
2054                         goto got_result;
2055                     } else if (ret > 0) {
2056                         diff = max(diff, DIFF_SIMPLE);
2057                         goto cont;
2058                     }
2059                 }
2060         /*
2061          * Column-wise positional elimination.
2062          */
2063         for (x = 0; x < cr; x++)
2064             for (n = 1; n <= cr; n++)
2065                 if (!usage->col[x*cr+n-1]) {
2066                     for (y = 0; y < cr; y++)
2067                         scratch->indexlist[y] = cubepos(x, y, n);
2068                     ret = solver_elim(usage, scratch->indexlist
2069 #ifdef STANDALONE_SOLVER
2070                                       , "positional elimination,"
2071                                       " %d in column %d", n, 1+x
2072 #endif
2073                                       );
2074                     if (ret < 0) {
2075                         diff = DIFF_IMPOSSIBLE;
2076                         goto got_result;
2077                     } else if (ret > 0) {
2078                         diff = max(diff, DIFF_SIMPLE);
2079                         goto cont;
2080                     }
2081                 }
2082
2083         /*
2084          * X-diagonal positional elimination.
2085          */
2086         if (usage->diag) {
2087             for (n = 1; n <= cr; n++)
2088                 if (!usage->diag[n-1]) {
2089                     for (i = 0; i < cr; i++)
2090                         scratch->indexlist[i] = cubepos2(diag0(i), n);
2091                     ret = solver_elim(usage, scratch->indexlist
2092 #ifdef STANDALONE_SOLVER
2093                                       , "positional elimination,"
2094                                       " %d in \\-diagonal", n
2095 #endif
2096                                       );
2097                     if (ret < 0) {
2098                         diff = DIFF_IMPOSSIBLE;
2099                         goto got_result;
2100                     } else if (ret > 0) {
2101                         diff = max(diff, DIFF_SIMPLE);
2102                         goto cont;
2103                     }
2104                 }
2105             for (n = 1; n <= cr; n++)
2106                 if (!usage->diag[cr+n-1]) {
2107                     for (i = 0; i < cr; i++)
2108                         scratch->indexlist[i] = cubepos2(diag1(i), n);
2109                     ret = solver_elim(usage, scratch->indexlist
2110 #ifdef STANDALONE_SOLVER
2111                                       , "positional elimination,"
2112                                       " %d in /-diagonal", n
2113 #endif
2114                                       );
2115                     if (ret < 0) {
2116                         diff = DIFF_IMPOSSIBLE;
2117                         goto got_result;
2118                     } else if (ret > 0) {
2119                         diff = max(diff, DIFF_SIMPLE);
2120                         goto cont;
2121                     }
2122                 }
2123         }
2124
2125         /*
2126          * Numeric elimination.
2127          */
2128         for (x = 0; x < cr; x++)
2129             for (y = 0; y < cr; y++)
2130                 if (!usage->grid[y*cr+x]) {
2131                     for (n = 1; n <= cr; n++)
2132                         scratch->indexlist[n-1] = cubepos(x, y, n);
2133                     ret = solver_elim(usage, scratch->indexlist
2134 #ifdef STANDALONE_SOLVER
2135                                       , "numeric elimination at (%d,%d)",
2136                                       1+x, 1+y
2137 #endif
2138                                       );
2139                     if (ret < 0) {
2140                         diff = DIFF_IMPOSSIBLE;
2141                         goto got_result;
2142                     } else if (ret > 0) {
2143                         diff = max(diff, DIFF_SIMPLE);
2144                         goto cont;
2145                     }
2146                 }
2147
2148         if (dlev->maxdiff <= DIFF_SIMPLE)
2149             break;
2150
2151         /*
2152          * Intersectional analysis, rows vs blocks.
2153          */
2154         for (y = 0; y < cr; y++)
2155             for (b = 0; b < cr; b++)
2156                 for (n = 1; n <= cr; n++) {
2157                     if (usage->row[y*cr+n-1] ||
2158                         usage->blk[b*cr+n-1])
2159                         continue;
2160                     for (i = 0; i < cr; i++) {
2161                         scratch->indexlist[i] = cubepos(i, y, n);
2162                         scratch->indexlist2[i] = cubepos2(usage->blocks->blocks[b][i], n);
2163                     }
2164                     /*
2165                      * solver_intersect() never returns -1.
2166                      */
2167                     if (solver_intersect(usage, scratch->indexlist,
2168                                          scratch->indexlist2
2169 #ifdef STANDALONE_SOLVER
2170                                           , "intersectional analysis,"
2171                                           " %d in row %d vs block %s",
2172                                           n, 1+y, usage->blocks->blocknames[b]
2173 #endif
2174                                           ) ||
2175                          solver_intersect(usage, scratch->indexlist2,
2176                                          scratch->indexlist
2177 #ifdef STANDALONE_SOLVER
2178                                           , "intersectional analysis,"
2179                                           " %d in block %s vs row %d",
2180                                           n, usage->blocks->blocknames[b], 1+y
2181 #endif
2182                                           )) {
2183                         diff = max(diff, DIFF_INTERSECT);
2184                         goto cont;
2185                     }
2186                 }
2187
2188         /*
2189          * Intersectional analysis, columns vs blocks.
2190          */
2191         for (x = 0; x < cr; x++)
2192             for (b = 0; b < cr; b++)
2193                 for (n = 1; n <= cr; n++) {
2194                     if (usage->col[x*cr+n-1] ||
2195                         usage->blk[b*cr+n-1])
2196                         continue;
2197                     for (i = 0; i < cr; i++) {
2198                         scratch->indexlist[i] = cubepos(x, i, n);
2199                         scratch->indexlist2[i] = cubepos2(usage->blocks->blocks[b][i], n);
2200                     }
2201                     if (solver_intersect(usage, scratch->indexlist,
2202                                          scratch->indexlist2
2203 #ifdef STANDALONE_SOLVER
2204                                           , "intersectional analysis,"
2205                                           " %d in column %d vs block %s",
2206                                           n, 1+x, usage->blocks->blocknames[b]
2207 #endif
2208                                           ) ||
2209                          solver_intersect(usage, scratch->indexlist2,
2210                                          scratch->indexlist
2211 #ifdef STANDALONE_SOLVER
2212                                           , "intersectional analysis,"
2213                                           " %d in block %s vs column %d",
2214                                           n, usage->blocks->blocknames[b], 1+x
2215 #endif
2216                                           )) {
2217                         diff = max(diff, DIFF_INTERSECT);
2218                         goto cont;
2219                     }
2220                 }
2221
2222         if (usage->diag) {
2223             /*
2224              * Intersectional analysis, \-diagonal vs blocks.
2225              */
2226             for (b = 0; b < cr; b++)
2227                 for (n = 1; n <= cr; n++) {
2228                     if (usage->diag[n-1] ||
2229                         usage->blk[b*cr+n-1])
2230                         continue;
2231                     for (i = 0; i < cr; i++) {
2232                         scratch->indexlist[i] = cubepos2(diag0(i), n);
2233                         scratch->indexlist2[i] = cubepos2(usage->blocks->blocks[b][i], n);
2234                     }
2235                     if (solver_intersect(usage, scratch->indexlist,
2236                                          scratch->indexlist2
2237 #ifdef STANDALONE_SOLVER
2238                                           , "intersectional analysis,"
2239                                           " %d in \\-diagonal vs block %s",
2240                                           n, 1+x, usage->blocks->blocknames[b]
2241 #endif
2242                                           ) ||
2243                          solver_intersect(usage, scratch->indexlist2,
2244                                          scratch->indexlist
2245 #ifdef STANDALONE_SOLVER
2246                                           , "intersectional analysis,"
2247                                           " %d in block %s vs \\-diagonal",
2248                                           n, usage->blocks->blocknames[b], 1+x
2249 #endif
2250                                           )) {
2251                         diff = max(diff, DIFF_INTERSECT);
2252                         goto cont;
2253                     }
2254                 }
2255
2256             /*
2257              * Intersectional analysis, /-diagonal vs blocks.
2258              */
2259             for (b = 0; b < cr; b++)
2260                 for (n = 1; n <= cr; n++) {
2261                     if (usage->diag[cr+n-1] ||
2262                         usage->blk[b*cr+n-1])
2263                         continue;
2264                     for (i = 0; i < cr; i++) {
2265                         scratch->indexlist[i] = cubepos2(diag1(i), n);
2266                         scratch->indexlist2[i] = cubepos2(usage->blocks->blocks[b][i], n);
2267                     }
2268                     if (solver_intersect(usage, scratch->indexlist,
2269                                          scratch->indexlist2
2270 #ifdef STANDALONE_SOLVER
2271                                           , "intersectional analysis,"
2272                                           " %d in /-diagonal vs block %s",
2273                                           n, 1+x, usage->blocks->blocknames[b]
2274 #endif
2275                                           ) ||
2276                          solver_intersect(usage, scratch->indexlist2,
2277                                          scratch->indexlist
2278 #ifdef STANDALONE_SOLVER
2279                                           , "intersectional analysis,"
2280                                           " %d in block %s vs /-diagonal",
2281                                           n, usage->blocks->blocknames[b], 1+x
2282 #endif
2283                                           )) {
2284                         diff = max(diff, DIFF_INTERSECT);
2285                         goto cont;
2286                     }
2287                 }
2288         }
2289
2290         if (dlev->maxdiff <= DIFF_INTERSECT)
2291             break;
2292
2293         /*
2294          * Blockwise set elimination.
2295          */
2296         for (b = 0; b < cr; b++) {
2297             for (i = 0; i < cr; i++)
2298                 for (n = 1; n <= cr; n++)
2299                     scratch->indexlist[i*cr+n-1] = cubepos2(usage->blocks->blocks[b][i], n);
2300             ret = solver_set(usage, scratch, scratch->indexlist
2301 #ifdef STANDALONE_SOLVER
2302                              , "set elimination, block %s",
2303                              usage->blocks->blocknames[b]
2304 #endif
2305                                  );
2306             if (ret < 0) {
2307                 diff = DIFF_IMPOSSIBLE;
2308                 goto got_result;
2309             } else if (ret > 0) {
2310                 diff = max(diff, DIFF_SET);
2311                 goto cont;
2312             }
2313         }
2314
2315         /*
2316          * Row-wise set elimination.
2317          */
2318         for (y = 0; y < cr; y++) {
2319             for (x = 0; x < cr; x++)
2320                 for (n = 1; n <= cr; n++)
2321                     scratch->indexlist[x*cr+n-1] = cubepos(x, y, n);
2322             ret = solver_set(usage, scratch, scratch->indexlist
2323 #ifdef STANDALONE_SOLVER
2324                              , "set elimination, row %d", 1+y
2325 #endif
2326                              );
2327             if (ret < 0) {
2328                 diff = DIFF_IMPOSSIBLE;
2329                 goto got_result;
2330             } else if (ret > 0) {
2331                 diff = max(diff, DIFF_SET);
2332                 goto cont;
2333             }
2334         }
2335
2336         /*
2337          * Column-wise set elimination.
2338          */
2339         for (x = 0; x < cr; x++) {
2340             for (y = 0; y < cr; y++)
2341                 for (n = 1; n <= cr; n++)
2342                     scratch->indexlist[y*cr+n-1] = cubepos(x, y, n);
2343             ret = solver_set(usage, scratch, scratch->indexlist
2344 #ifdef STANDALONE_SOLVER
2345                              , "set elimination, column %d", 1+x
2346 #endif
2347                              );
2348             if (ret < 0) {
2349                 diff = DIFF_IMPOSSIBLE;
2350                 goto got_result;
2351             } else if (ret > 0) {
2352                 diff = max(diff, DIFF_SET);
2353                 goto cont;
2354             }
2355         }
2356
2357         if (usage->diag) {
2358             /*
2359              * \-diagonal set elimination.
2360              */
2361             for (i = 0; i < cr; i++)
2362                 for (n = 1; n <= cr; n++)
2363                     scratch->indexlist[i*cr+n-1] = cubepos2(diag0(i), n);
2364             ret = solver_set(usage, scratch, scratch->indexlist
2365 #ifdef STANDALONE_SOLVER
2366                              , "set elimination, \\-diagonal"
2367 #endif
2368                              );
2369             if (ret < 0) {
2370                 diff = DIFF_IMPOSSIBLE;
2371                 goto got_result;
2372             } else if (ret > 0) {
2373                 diff = max(diff, DIFF_SET);
2374                 goto cont;
2375             }
2376
2377             /*
2378              * /-diagonal set elimination.
2379              */
2380             for (i = 0; i < cr; i++)
2381                 for (n = 1; n <= cr; n++)
2382                     scratch->indexlist[i*cr+n-1] = cubepos2(diag1(i), n);
2383             ret = solver_set(usage, scratch, scratch->indexlist
2384 #ifdef STANDALONE_SOLVER
2385                              , "set elimination, \\-diagonal"
2386 #endif
2387                              );
2388             if (ret < 0) {
2389                 diff = DIFF_IMPOSSIBLE;
2390                 goto got_result;
2391             } else if (ret > 0) {
2392                 diff = max(diff, DIFF_SET);
2393                 goto cont;
2394             }
2395         }
2396
2397         if (dlev->maxdiff <= DIFF_SET)
2398             break;
2399
2400         /*
2401          * Row-vs-column set elimination on a single number.
2402          */
2403         for (n = 1; n <= cr; n++) {
2404             for (y = 0; y < cr; y++)
2405                 for (x = 0; x < cr; x++)
2406                     scratch->indexlist[y*cr+x] = cubepos(x, y, n);
2407             ret = solver_set(usage, scratch, scratch->indexlist
2408 #ifdef STANDALONE_SOLVER
2409                              , "positional set elimination, number %d", n
2410 #endif
2411                              );
2412             if (ret < 0) {
2413                 diff = DIFF_IMPOSSIBLE;
2414                 goto got_result;
2415             } else if (ret > 0) {
2416                 diff = max(diff, DIFF_EXTREME);
2417                 goto cont;
2418             }
2419         }
2420
2421         /*
2422          * Forcing chains.
2423          */
2424         if (solver_forcing(usage, scratch)) {
2425             diff = max(diff, DIFF_EXTREME);
2426             goto cont;
2427         }
2428
2429         /*
2430          * If we reach here, we have made no deductions in this
2431          * iteration, so the algorithm terminates.
2432          */
2433         break;
2434     }
2435
2436     /*
2437      * Last chance: if we haven't fully solved the puzzle yet, try
2438      * recursing based on guesses for a particular square. We pick
2439      * one of the most constrained empty squares we can find, which
2440      * has the effect of pruning the search tree as much as
2441      * possible.
2442      */
2443     if (dlev->maxdiff >= DIFF_RECURSIVE) {
2444         int best, bestcount;
2445
2446         best = -1;
2447         bestcount = cr+1;
2448
2449         for (y = 0; y < cr; y++)
2450             for (x = 0; x < cr; x++)
2451                 if (!grid[y*cr+x]) {
2452                     int count;
2453
2454                     /*
2455                      * An unfilled square. Count the number of
2456                      * possible digits in it.
2457                      */
2458                     count = 0;
2459                     for (n = 1; n <= cr; n++)
2460                         if (cube(x,y,n))
2461                             count++;
2462
2463                     /*
2464                      * We should have found any impossibilities
2465                      * already, so this can safely be an assert.
2466                      */
2467                     assert(count > 1);
2468
2469                     if (count < bestcount) {
2470                         bestcount = count;
2471                         best = y*cr+x;
2472                     }
2473                 }
2474
2475         if (best != -1) {
2476             int i, j;
2477             digit *list, *ingrid, *outgrid;
2478
2479             diff = DIFF_IMPOSSIBLE;    /* no solution found yet */
2480
2481             /*
2482              * Attempt recursion.
2483              */
2484             y = best / cr;
2485             x = best % cr;
2486
2487             list = snewn(cr, digit);
2488             ingrid = snewn(cr * cr, digit);
2489             outgrid = snewn(cr * cr, digit);
2490             memcpy(ingrid, grid, cr * cr);
2491
2492             /* Make a list of the possible digits. */
2493             for (j = 0, n = 1; n <= cr; n++)
2494                 if (cube(x,y,n))
2495                     list[j++] = n;
2496
2497 #ifdef STANDALONE_SOLVER
2498             if (solver_show_working) {
2499                 char *sep = "";
2500                 printf("%*srecursing on (%d,%d) [",
2501                        solver_recurse_depth*4, "", x + 1, y + 1);
2502                 for (i = 0; i < j; i++) {
2503                     printf("%s%d", sep, list[i]);
2504                     sep = " or ";
2505                 }
2506                 printf("]\n");
2507             }
2508 #endif
2509
2510             /*
2511              * And step along the list, recursing back into the
2512              * main solver at every stage.
2513              */
2514             for (i = 0; i < j; i++) {
2515                 memcpy(outgrid, ingrid, cr * cr);
2516                 outgrid[y*cr+x] = list[i];
2517
2518 #ifdef STANDALONE_SOLVER
2519                 if (solver_show_working)
2520                     printf("%*sguessing %d at (%d,%d)\n",
2521                            solver_recurse_depth*4, "", list[i], x + 1, y + 1);
2522                 solver_recurse_depth++;
2523 #endif
2524
2525                 solver(cr, blocks, kblocks, xtype, outgrid, kgrid, dlev);
2526
2527 #ifdef STANDALONE_SOLVER
2528                 solver_recurse_depth--;
2529                 if (solver_show_working) {
2530                     printf("%*sretracting %d at (%d,%d)\n",
2531                            solver_recurse_depth*4, "", list[i], x + 1, y + 1);
2532                 }
2533 #endif
2534
2535                 /*
2536                  * If we have our first solution, copy it into the
2537                  * grid we will return.
2538                  */
2539                 if (diff == DIFF_IMPOSSIBLE && dlev->diff != DIFF_IMPOSSIBLE)
2540                     memcpy(grid, outgrid, cr*cr);
2541
2542                 if (dlev->diff == DIFF_AMBIGUOUS)
2543                     diff = DIFF_AMBIGUOUS;
2544                 else if (dlev->diff == DIFF_IMPOSSIBLE)
2545                     /* do not change our return value */;
2546                 else {
2547                     /* the recursion turned up exactly one solution */
2548                     if (diff == DIFF_IMPOSSIBLE)
2549                         diff = DIFF_RECURSIVE;
2550                     else
2551                         diff = DIFF_AMBIGUOUS;
2552                 }
2553
2554                 /*
2555                  * As soon as we've found more than one solution,
2556                  * give up immediately.
2557                  */
2558                 if (diff == DIFF_AMBIGUOUS)
2559                     break;
2560             }
2561
2562             sfree(outgrid);
2563             sfree(ingrid);
2564             sfree(list);
2565         }
2566
2567     } else {
2568         /*
2569          * We're forbidden to use recursion, so we just see whether
2570          * our grid is fully solved, and return DIFF_IMPOSSIBLE
2571          * otherwise.
2572          */
2573         for (y = 0; y < cr; y++)
2574             for (x = 0; x < cr; x++)
2575                 if (!grid[y*cr+x])
2576                     diff = DIFF_IMPOSSIBLE;
2577     }
2578
2579     got_result:
2580     dlev->diff = diff;
2581     dlev->kdiff = kdiff;
2582
2583 #ifdef STANDALONE_SOLVER
2584     if (solver_show_working)
2585         printf("%*s%s found\n",
2586                solver_recurse_depth*4, "",
2587                diff == DIFF_IMPOSSIBLE ? "no solution" :
2588                diff == DIFF_AMBIGUOUS ? "multiple solutions" :
2589                "one solution");
2590 #endif
2591
2592     sfree(usage->cube);
2593     sfree(usage->row);
2594     sfree(usage->col);
2595     sfree(usage->blk);
2596     if (usage->kblocks) {
2597         free_block_structure(usage->kblocks);
2598         free_block_structure(usage->extra_cages);
2599         sfree(usage->extra_clues);
2600     }
2601     sfree(usage);
2602
2603     solver_free_scratch(scratch);
2604 }
2605
2606 /* ----------------------------------------------------------------------
2607  * End of solver code.
2608  */
2609
2610 /* ----------------------------------------------------------------------
2611  * Killer set generator.
2612  */
2613
2614 /* ----------------------------------------------------------------------
2615  * Solo filled-grid generator.
2616  *
2617  * This grid generator works by essentially trying to solve a grid
2618  * starting from no clues, and not worrying that there's more than
2619  * one possible solution. Unfortunately, it isn't computationally
2620  * feasible to do this by calling the above solver with an empty
2621  * grid, because that one needs to allocate a lot of scratch space
2622  * at every recursion level. Instead, I have a much simpler
2623  * algorithm which I shamelessly copied from a Python solver
2624  * written by Andrew Wilkinson (which is GPLed, but I've reused
2625  * only ideas and no code). It mostly just does the obvious
2626  * recursive thing: pick an empty square, put one of the possible
2627  * digits in it, recurse until all squares are filled, backtrack
2628  * and change some choices if necessary.
2629  *
2630  * The clever bit is that every time it chooses which square to
2631  * fill in next, it does so by counting the number of _possible_
2632  * numbers that can go in each square, and it prioritises so that
2633  * it picks a square with the _lowest_ number of possibilities. The
2634  * idea is that filling in lots of the obvious bits (particularly
2635  * any squares with only one possibility) will cut down on the list
2636  * of possibilities for other squares and hence reduce the enormous
2637  * search space as much as possible as early as possible.
2638  *
2639  * The use of bit sets implies that we support puzzles up to a size of
2640  * 32x32 (less if anyone finds a 16-bit machine to compile this on).
2641  */
2642
2643 /*
2644  * Internal data structure used in gridgen to keep track of
2645  * progress.
2646  */
2647 struct gridgen_coord { int x, y, r; };
2648 struct gridgen_usage {
2649     int cr;
2650     struct block_structure *blocks, *kblocks;
2651     /* grid is a copy of the input grid, modified as we go along */
2652     digit *grid;
2653     /*
2654      * Bitsets.  In each of them, bit n is set if digit n has been placed
2655      * in the corresponding region.  row, col and blk are used for all
2656      * puzzles.  cge is used only for killer puzzles, and diag is used
2657      * only for x-type puzzles.
2658      * All of these have cr entries, except diag which only has 2,
2659      * and cge, which has as many entries as kblocks.
2660      */
2661     unsigned int *row, *col, *blk, *cge, *diag;
2662     /* This lists all the empty spaces remaining in the grid. */
2663     struct gridgen_coord *spaces;
2664     int nspaces;
2665     /* If we need randomisation in the solve, this is our random state. */
2666     random_state *rs;
2667 };
2668
2669 static void gridgen_place(struct gridgen_usage *usage, int x, int y, digit n)
2670 {
2671     unsigned int bit = 1 << n;
2672     int cr = usage->cr;
2673     usage->row[y] |= bit;
2674     usage->col[x] |= bit;
2675     usage->blk[usage->blocks->whichblock[y*cr+x]] |= bit;
2676     if (usage->cge)
2677         usage->cge[usage->kblocks->whichblock[y*cr+x]] |= bit;
2678     if (usage->diag) {
2679         if (ondiag0(y*cr+x))
2680             usage->diag[0] |= bit;
2681         if (ondiag1(y*cr+x))
2682             usage->diag[1] |= bit;
2683     }
2684     usage->grid[y*cr+x] = n;
2685 }
2686
2687 static void gridgen_remove(struct gridgen_usage *usage, int x, int y, digit n)
2688 {
2689     unsigned int mask = ~(1 << n);
2690     int cr = usage->cr;
2691     usage->row[y] &= mask;
2692     usage->col[x] &= mask;
2693     usage->blk[usage->blocks->whichblock[y*cr+x]] &= mask;
2694     if (usage->cge)
2695         usage->cge[usage->kblocks->whichblock[y*cr+x]] &= mask;
2696     if (usage->diag) {
2697         if (ondiag0(y*cr+x))
2698             usage->diag[0] &= mask;
2699         if (ondiag1(y*cr+x))
2700             usage->diag[1] &= mask;
2701     }
2702     usage->grid[y*cr+x] = 0;
2703 }
2704
2705 #define N_SINGLE 32
2706
2707 /*
2708  * The real recursive step in the generating function.
2709  *
2710  * Return values: 1 means solution found, 0 means no solution
2711  * found on this branch.
2712  */
2713 static int gridgen_real(struct gridgen_usage *usage, digit *grid, int *steps)
2714 {
2715     int cr = usage->cr;
2716     int i, j, n, sx, sy, bestm, bestr, ret;
2717     int *digits;
2718     unsigned int used;
2719
2720     /*
2721      * Firstly, check for completion! If there are no spaces left
2722      * in the grid, we have a solution.
2723      */
2724     if (usage->nspaces == 0)
2725         return TRUE;
2726
2727     /*
2728      * Next, abandon generation if we went over our steps limit.
2729      */
2730     if (*steps <= 0)
2731         return FALSE;
2732     (*steps)--;
2733
2734     /*
2735      * Otherwise, there must be at least one space. Find the most
2736      * constrained space, using the `r' field as a tie-breaker.
2737      */
2738     bestm = cr+1;                      /* so that any space will beat it */
2739     bestr = 0;
2740     used = ~0;
2741     i = sx = sy = -1;
2742     for (j = 0; j < usage->nspaces; j++) {
2743         int x = usage->spaces[j].x, y = usage->spaces[j].y;
2744         unsigned int used_xy;
2745         int m;
2746
2747         m = usage->blocks->whichblock[y*cr+x];
2748         used_xy = usage->row[y] | usage->col[x] | usage->blk[m];
2749         if (usage->cge != NULL)
2750             used_xy |= usage->cge[usage->kblocks->whichblock[y*cr+x]];
2751         if (usage->cge != NULL)
2752             used_xy |= usage->cge[usage->kblocks->whichblock[y*cr+x]];
2753         if (usage->diag != NULL) {
2754             if (ondiag0(y*cr+x))
2755                 used_xy |= usage->diag[0];
2756             if (ondiag1(y*cr+x))
2757                 used_xy |= usage->diag[1];
2758         }
2759
2760         /*
2761          * Find the number of digits that could go in this space.
2762          */
2763         m = 0;
2764         for (n = 1; n <= cr; n++) {
2765             unsigned int bit = 1 << n;
2766             if ((used_xy & bit) == 0)
2767                 m++;
2768         }
2769         if (m < bestm || (m == bestm && usage->spaces[j].r < bestr)) {
2770             bestm = m;
2771             bestr = usage->spaces[j].r;
2772             sx = x;
2773             sy = y;
2774             i = j;
2775             used = used_xy;
2776         }
2777     }
2778
2779     /*
2780      * Swap that square into the final place in the spaces array,
2781      * so that decrementing nspaces will remove it from the list.
2782      */
2783     if (i != usage->nspaces-1) {
2784         struct gridgen_coord t;
2785         t = usage->spaces[usage->nspaces-1];
2786         usage->spaces[usage->nspaces-1] = usage->spaces[i];
2787         usage->spaces[i] = t;
2788     }
2789
2790     /*
2791      * Now we've decided which square to start our recursion at,
2792      * simply go through all possible values, shuffling them
2793      * randomly first if necessary.
2794      */
2795     digits = snewn(bestm, int);
2796
2797     j = 0;
2798     for (n = 1; n <= cr; n++) {
2799         unsigned int bit = 1 << n;
2800
2801         if ((used & bit) == 0)
2802             digits[j++] = n;
2803     }
2804
2805     if (usage->rs)
2806         shuffle(digits, j, sizeof(*digits), usage->rs);
2807
2808     /* And finally, go through the digit list and actually recurse. */
2809     ret = FALSE;
2810     for (i = 0; i < j; i++) {
2811         n = digits[i];
2812
2813         /* Update the usage structure to reflect the placing of this digit. */
2814         gridgen_place(usage, sx, sy, n);
2815         usage->nspaces--;
2816
2817         /* Call the solver recursively. Stop when we find a solution. */
2818         if (gridgen_real(usage, grid, steps)) {
2819             ret = TRUE;
2820             break;
2821         }
2822
2823         /* Revert the usage structure. */
2824         gridgen_remove(usage, sx, sy, n);
2825         usage->nspaces++;
2826     }
2827
2828     sfree(digits);
2829     return ret;
2830 }
2831
2832 /*
2833  * Entry point to generator. You give it parameters and a starting
2834  * grid, which is simply an array of cr*cr digits.
2835  */
2836 static int gridgen(int cr, struct block_structure *blocks,
2837                    struct block_structure *kblocks, int xtype,
2838                    digit *grid, random_state *rs, int maxsteps)
2839 {
2840     struct gridgen_usage *usage;
2841     int x, y, ret;
2842
2843     /*
2844      * Clear the grid to start with.
2845      */
2846     memset(grid, 0, cr*cr);
2847
2848     /*
2849      * Create a gridgen_usage structure.
2850      */
2851     usage = snew(struct gridgen_usage);
2852
2853     usage->cr = cr;
2854     usage->blocks = blocks;
2855
2856     usage->grid = grid;
2857
2858     usage->row = snewn(cr, unsigned int);
2859     usage->col = snewn(cr, unsigned int);
2860     usage->blk = snewn(cr, unsigned int);
2861     if (kblocks != NULL) {
2862         usage->kblocks = kblocks;
2863         usage->cge = snewn(usage->kblocks->nr_blocks, unsigned int);
2864         memset(usage->cge, FALSE, kblocks->nr_blocks * sizeof *usage->cge);
2865     } else {
2866         usage->cge = NULL;
2867     }
2868
2869     memset(usage->row, 0, cr * sizeof *usage->row);
2870     memset(usage->col, 0, cr * sizeof *usage->col);
2871     memset(usage->blk, 0, cr * sizeof *usage->blk);
2872
2873     if (xtype) {
2874         usage->diag = snewn(2, unsigned int);
2875         memset(usage->diag, 0, 2 * sizeof *usage->diag);
2876     } else {
2877         usage->diag = NULL;
2878     }
2879
2880     /*
2881      * Begin by filling in the whole top row with randomly chosen
2882      * numbers. This cannot introduce any bias or restriction on
2883      * the available grids, since we already know those numbers
2884      * are all distinct so all we're doing is choosing their
2885      * labels.
2886      */
2887     for (x = 0; x < cr; x++)
2888         grid[x] = x+1;
2889     shuffle(grid, cr, sizeof(*grid), rs);
2890     for (x = 0; x < cr; x++)
2891         gridgen_place(usage, x, 0, grid[x]);
2892
2893     usage->spaces = snewn(cr * cr, struct gridgen_coord);
2894     usage->nspaces = 0;
2895
2896     usage->rs = rs;
2897
2898     /*
2899      * Initialise the list of grid spaces, taking care to leave
2900      * out the row I've already filled in above.
2901      */
2902     for (y = 1; y < cr; y++) {
2903         for (x = 0; x < cr; x++) {
2904             usage->spaces[usage->nspaces].x = x;
2905             usage->spaces[usage->nspaces].y = y;
2906             usage->spaces[usage->nspaces].r = random_bits(rs, 31);
2907             usage->nspaces++;
2908         }
2909     }
2910
2911     /*
2912      * Run the real generator function.
2913      */
2914     ret = gridgen_real(usage, grid, &maxsteps);
2915
2916     /*
2917      * Clean up the usage structure now we have our answer.
2918      */
2919     sfree(usage->spaces);
2920     sfree(usage->cge);
2921     sfree(usage->blk);
2922     sfree(usage->col);
2923     sfree(usage->row);
2924     sfree(usage);
2925
2926     return ret;
2927 }
2928
2929 /* ----------------------------------------------------------------------
2930  * End of grid generator code.
2931  */
2932
2933 /*
2934  * Check whether a grid contains a valid complete puzzle.
2935  */
2936 static int check_valid(int cr, struct block_structure *blocks, int xtype,
2937                        digit *grid)
2938 {
2939     unsigned char *used;
2940     int x, y, i, j, n;
2941
2942     used = snewn(cr, unsigned char);
2943
2944     /*
2945      * Check that each row contains precisely one of everything.
2946      */
2947     for (y = 0; y < cr; y++) {
2948         memset(used, FALSE, cr);
2949         for (x = 0; x < cr; x++)
2950             if (grid[y*cr+x] > 0 && grid[y*cr+x] <= cr)
2951                 used[grid[y*cr+x]-1] = TRUE;
2952         for (n = 0; n < cr; n++)
2953             if (!used[n]) {
2954                 sfree(used);
2955                 return FALSE;
2956             }
2957     }
2958
2959     /*
2960      * Check that each column contains precisely one of everything.
2961      */
2962     for (x = 0; x < cr; x++) {
2963         memset(used, FALSE, cr);
2964         for (y = 0; y < cr; y++)
2965             if (grid[y*cr+x] > 0 && grid[y*cr+x] <= cr)
2966                 used[grid[y*cr+x]-1] = TRUE;
2967         for (n = 0; n < cr; n++)
2968             if (!used[n]) {
2969                 sfree(used);
2970                 return FALSE;
2971             }
2972     }
2973
2974     /*
2975      * Check that each block contains precisely one of everything.
2976      */
2977     for (i = 0; i < cr; i++) {
2978         memset(used, FALSE, cr);
2979         for (j = 0; j < cr; j++)
2980             if (grid[blocks->blocks[i][j]] > 0 &&
2981                 grid[blocks->blocks[i][j]] <= cr)
2982                 used[grid[blocks->blocks[i][j]]-1] = TRUE;
2983         for (n = 0; n < cr; n++)
2984             if (!used[n]) {
2985                 sfree(used);
2986                 return FALSE;
2987             }
2988     }
2989
2990     /*
2991      * Check that each diagonal contains precisely one of everything.
2992      */
2993     if (xtype) {
2994         memset(used, FALSE, cr);
2995         for (i = 0; i < cr; i++)
2996             if (grid[diag0(i)] > 0 && grid[diag0(i)] <= cr)
2997                 used[grid[diag0(i)]-1] = TRUE;
2998         for (n = 0; n < cr; n++)
2999             if (!used[n]) {
3000                 sfree(used);
3001                 return FALSE;
3002             }
3003         for (i = 0; i < cr; i++)
3004             if (grid[diag1(i)] > 0 && grid[diag1(i)] <= cr)
3005                 used[grid[diag1(i)]-1] = TRUE;
3006         for (n = 0; n < cr; n++)
3007             if (!used[n]) {
3008                 sfree(used);
3009                 return FALSE;
3010             }
3011     }
3012
3013     sfree(used);
3014     return TRUE;
3015 }
3016
3017 static int symmetries(game_params *params, int x, int y, int *output, int s)
3018 {
3019     int c = params->c, r = params->r, cr = c*r;
3020     int i = 0;
3021
3022 #define ADD(x,y) (*output++ = (x), *output++ = (y), i++)
3023
3024     ADD(x, y);
3025
3026     switch (s) {
3027       case SYMM_NONE:
3028         break;                         /* just x,y is all we need */
3029       case SYMM_ROT2:
3030         ADD(cr - 1 - x, cr - 1 - y);
3031         break;
3032       case SYMM_ROT4:
3033         ADD(cr - 1 - y, x);
3034         ADD(y, cr - 1 - x);
3035         ADD(cr - 1 - x, cr - 1 - y);
3036         break;
3037       case SYMM_REF2:
3038         ADD(cr - 1 - x, y);
3039         break;
3040       case SYMM_REF2D:
3041         ADD(y, x);
3042         break;
3043       case SYMM_REF4:
3044         ADD(cr - 1 - x, y);
3045         ADD(x, cr - 1 - y);
3046         ADD(cr - 1 - x, cr - 1 - y);
3047         break;
3048       case SYMM_REF4D:
3049         ADD(y, x);
3050         ADD(cr - 1 - x, cr - 1 - y);
3051         ADD(cr - 1 - y, cr - 1 - x);
3052         break;
3053       case SYMM_REF8:
3054         ADD(cr - 1 - x, y);
3055         ADD(x, cr - 1 - y);
3056         ADD(cr - 1 - x, cr - 1 - y);
3057         ADD(y, x);
3058         ADD(y, cr - 1 - x);
3059         ADD(cr - 1 - y, x);
3060         ADD(cr - 1 - y, cr - 1 - x);
3061         break;
3062     }
3063
3064 #undef ADD
3065
3066     return i;
3067 }
3068
3069 static char *encode_solve_move(int cr, digit *grid)
3070 {
3071     int i, len;
3072     char *ret, *p, *sep;
3073
3074     /*
3075      * It's surprisingly easy to work out _exactly_ how long this
3076      * string needs to be. To decimal-encode all the numbers from 1
3077      * to n:
3078      * 
3079      *  - every number has a units digit; total is n.
3080      *  - all numbers above 9 have a tens digit; total is max(n-9,0).
3081      *  - all numbers above 99 have a hundreds digit; total is max(n-99,0).
3082      *  - and so on.
3083      */
3084     len = 0;
3085     for (i = 1; i <= cr; i *= 10)
3086         len += max(cr - i + 1, 0);
3087     len += cr;                 /* don't forget the commas */
3088     len *= cr;                 /* there are cr rows of these */
3089
3090     /*
3091      * Now len is one bigger than the total size of the
3092      * comma-separated numbers (because we counted an
3093      * additional leading comma). We need to have a leading S
3094      * and a trailing NUL, so we're off by one in total.
3095      */
3096     len++;
3097
3098     ret = snewn(len, char);
3099     p = ret;
3100     *p++ = 'S';
3101     sep = "";
3102     for (i = 0; i < cr*cr; i++) {
3103         p += sprintf(p, "%s%d", sep, grid[i]);
3104         sep = ",";
3105     }
3106     *p++ = '\0';
3107     assert(p - ret == len);
3108
3109     return ret;
3110 }
3111
3112 static void dsf_to_blocks(int *dsf, struct block_structure *blocks,
3113                           int min_expected, int max_expected)
3114 {
3115     int cr = blocks->c * blocks->r, area = cr * cr;
3116     int i, nb = 0;
3117
3118     for (i = 0; i < area; i++)
3119         blocks->whichblock[i] = -1;
3120     for (i = 0; i < area; i++) {
3121         int j = dsf_canonify(dsf, i);
3122         if (blocks->whichblock[j] < 0)
3123             blocks->whichblock[j] = nb++;
3124         blocks->whichblock[i] = blocks->whichblock[j];
3125     }
3126     assert(nb >= min_expected && nb <= max_expected);
3127     blocks->nr_blocks = nb;
3128 }
3129
3130 static void make_blocks_from_whichblock(struct block_structure *blocks)
3131 {
3132     int i;
3133
3134     for (i = 0; i < blocks->nr_blocks; i++) {
3135         blocks->blocks[i][blocks->max_nr_squares-1] = 0;
3136         blocks->nr_squares[i] = 0;
3137     }
3138     for (i = 0; i < blocks->area; i++) {
3139         int b = blocks->whichblock[i];
3140         int j = blocks->blocks[b][blocks->max_nr_squares-1]++;
3141         assert(j < blocks->max_nr_squares);
3142         blocks->blocks[b][j] = i;
3143         blocks->nr_squares[b]++;
3144     }
3145 }
3146
3147 static char *encode_block_structure_desc(char *p, struct block_structure *blocks)
3148 {
3149     int i, currrun = 0;
3150     int c = blocks->c, r = blocks->r, cr = c * r;
3151
3152     /*
3153      * Encode the block structure. We do this by encoding
3154      * the pattern of dividing lines: first we iterate
3155      * over the cr*(cr-1) internal vertical grid lines in
3156      * ordinary reading order, then over the cr*(cr-1)
3157      * internal horizontal ones in transposed reading
3158      * order.
3159      * 
3160      * We encode the number of non-lines between the
3161      * lines; _ means zero (two adjacent divisions), a
3162      * means 1, ..., y means 25, and z means 25 non-lines
3163      * _and no following line_ (so that za means 26, zb 27
3164      * etc).
3165      */
3166     for (i = 0; i <= 2*cr*(cr-1); i++) {
3167         int x, y, p0, p1, edge;
3168
3169         if (i == 2*cr*(cr-1)) {
3170             edge = TRUE;       /* terminating virtual edge */
3171         } else {
3172             if (i < cr*(cr-1)) {
3173                 y = i/(cr-1);
3174                 x = i%(cr-1);
3175                 p0 = y*cr+x;
3176                 p1 = y*cr+x+1;
3177             } else {
3178                 x = i/(cr-1) - cr;
3179                 y = i%(cr-1);
3180                 p0 = y*cr+x;
3181                 p1 = (y+1)*cr+x;
3182             }
3183             edge = (blocks->whichblock[p0] != blocks->whichblock[p1]);
3184         }
3185
3186         if (edge) {
3187             while (currrun > 25)
3188                 *p++ = 'z', currrun -= 25;
3189             if (currrun)
3190                 *p++ = 'a'-1 + currrun;
3191             else
3192                 *p++ = '_';
3193             currrun = 0;
3194         } else
3195             currrun++;
3196     }
3197     return p;
3198 }
3199
3200 static char *encode_grid(char *desc, digit *grid, int area)
3201 {
3202     int run, i;
3203     char *p = desc;
3204
3205     run = 0;
3206     for (i = 0; i <= area; i++) {
3207         int n = (i < area ? grid[i] : -1);
3208
3209         if (!n)
3210             run++;
3211         else {
3212             if (run) {
3213                 while (run > 0) {
3214                     int c = 'a' - 1 + run;
3215                     if (run > 26)
3216                         c = 'z';
3217                     *p++ = c;
3218                     run -= c - ('a' - 1);
3219                 }
3220             } else {
3221                 /*
3222                  * If there's a number in the very top left or
3223                  * bottom right, there's no point putting an
3224                  * unnecessary _ before or after it.
3225                  */
3226                 if (p > desc && n > 0)
3227                     *p++ = '_';
3228             }
3229             if (n > 0)
3230                 p += sprintf(p, "%d", n);
3231             run = 0;
3232         }
3233     }
3234     return p;
3235 }
3236
3237 /*
3238  * Conservatively stimate the number of characters required for
3239  * encoding a grid of a certain area.
3240  */
3241 static int grid_encode_space (int area)
3242 {
3243     int t, count;
3244     for (count = 1, t = area; t > 26; t -= 26)
3245         count++;
3246     return count * area;
3247 }
3248
3249 /*
3250  * Conservatively stimate the number of characters required for
3251  * encoding a given blocks structure.
3252  */
3253 static int blocks_encode_space(struct block_structure *blocks)
3254 {
3255     int cr = blocks->c * blocks->r, area = cr * cr;
3256     return grid_encode_space(area);
3257 }
3258
3259 static char *encode_puzzle_desc(game_params *params, digit *grid,
3260                                 struct block_structure *blocks,
3261                                 digit *kgrid,
3262                                 struct block_structure *kblocks)
3263 {
3264     int c = params->c, r = params->r, cr = c*r;
3265     int area = cr*cr;
3266     char *p, *desc;
3267     int space;
3268
3269     space = grid_encode_space(area) + 1;
3270     if (r == 1)
3271         space += blocks_encode_space(blocks) + 1;
3272     if (params->killer) {
3273         space += blocks_encode_space(kblocks) + 1;
3274         space += grid_encode_space(area) + 1;
3275     }
3276     desc = snewn(space, char);
3277     p = encode_grid(desc, grid, area);
3278
3279     if (r == 1) {
3280         *p++ = ',';
3281         p = encode_block_structure_desc(p, blocks);
3282     }
3283     if (params->killer) {
3284         *p++ = ',';
3285         p = encode_block_structure_desc(p, kblocks);
3286         *p++ = ',';
3287         p = encode_grid(p, kgrid, area);
3288     }
3289     assert(p - desc < space);
3290     *p++ = '\0';
3291     desc = sresize(desc, p - desc, char);
3292
3293     return desc;
3294 }
3295
3296 static void merge_blocks(struct block_structure *b, int n1, int n2)
3297 {
3298     int i;
3299     /* Move data towards the lower block number.  */
3300     if (n2 < n1) {
3301         int t = n2;
3302         n2 = n1;
3303         n1 = t;
3304     }
3305
3306     /* Merge n2 into n1, and move the last block into n2's position.  */
3307     for (i = 0; i < b->nr_squares[n2]; i++)
3308         b->whichblock[b->blocks[n2][i]] = n1;
3309     memcpy(b->blocks[n1] + b->nr_squares[n1], b->blocks[n2],
3310            b->nr_squares[n2] * sizeof **b->blocks);
3311     b->nr_squares[n1] += b->nr_squares[n2];
3312
3313     n1 = b->nr_blocks - 1;
3314     if (n2 != n1) {
3315         memcpy(b->blocks[n2], b->blocks[n1],
3316                b->nr_squares[n1] * sizeof **b->blocks);
3317         for (i = 0; i < b->nr_squares[n1]; i++)
3318             b->whichblock[b->blocks[n1][i]] = n2;
3319         b->nr_squares[n2] = b->nr_squares[n1];
3320     }
3321     b->nr_blocks = n1;
3322 }
3323
3324 static void merge_some_cages(struct block_structure *b, int cr, int area,
3325                              digit *grid, random_state *rs)
3326 {
3327     do {
3328         /* Find two candidates for merging.  */
3329         int i, n1, n2;
3330         int x = 1 + random_bits(rs, 20) % (cr - 2);
3331         int y = 1 + random_bits(rs, 20) % (cr - 2);
3332         int xy = y*cr + x;
3333         int off = random_bits(rs, 1) == 0 ? -1 : 1;
3334         int other = xy;
3335         unsigned int digits_found;
3336
3337         if (random_bits(rs, 1) == 0)
3338             other = xy + off;
3339         else
3340             other = xy + off * cr;
3341         n1 = b->whichblock[xy];
3342         n2 = b->whichblock[other];
3343         if (n1 == n2)
3344             continue;
3345
3346         assert(n1 >= 0 && n2 >= 0 && n1 < b->nr_blocks && n2 < b->nr_blocks);
3347
3348         if (b->nr_squares[n1] + b->nr_squares[n2] > b->max_nr_squares)
3349             continue;
3350
3351         /* Guarantee that the merged cage would still be a region.  */
3352         digits_found = 0;
3353         for (i = 0; i < b->nr_squares[n1]; i++)
3354             digits_found |= 1 << grid[b->blocks[n1][i]];
3355         for (i = 0; i < b->nr_squares[n2]; i++)
3356             if (digits_found & (1 << grid[b->blocks[n2][i]]))
3357                 break;
3358         if (i != b->nr_squares[n2])
3359             continue;
3360
3361         merge_blocks(b, n1, n2);
3362         break;
3363     } while (1);
3364 }
3365
3366 static void compute_kclues(struct block_structure *cages, digit *kclues,
3367                            digit *grid, int area)
3368 {
3369     int i;
3370     memset(kclues, 0, area * sizeof *kclues);
3371     for (i = 0; i < cages->nr_blocks; i++) {
3372         int j, sum = 0;
3373         for (j = 0; j < area; j++)
3374             if (cages->whichblock[j] == i)
3375                 sum += grid[j];
3376         for (j = 0; j < area; j++)
3377             if (cages->whichblock[j] == i)
3378                 break;
3379         assert (j != area);
3380         kclues[j] = sum;
3381     }
3382 }
3383
3384 static struct block_structure *gen_killer_cages(int cr, random_state *rs,
3385                                                 int remove_singletons)
3386 {
3387     int nr;
3388     int x, y, area = cr * cr;
3389     int n_singletons = 0;
3390     struct block_structure *b = alloc_block_structure (1, cr, area, cr, area);
3391
3392     for (x = 0; x < area; x++)
3393         b->whichblock[x] = -1;
3394     nr = 0;
3395     for (y = 0; y < cr; y++)
3396         for (x = 0; x < cr; x++) {
3397             int rnd;
3398             int xy = y*cr+x;
3399             if (b->whichblock[xy] != -1)
3400                 continue;
3401             b->whichblock[xy] = nr;
3402
3403             rnd = random_bits(rs, 4);
3404             if (xy + 1 < area && (rnd >= 4 || (!remove_singletons && rnd >= 1))) {
3405                 int xy2 = xy + 1;
3406                 if (x + 1 == cr || b->whichblock[xy2] != -1 ||
3407                     (xy + cr < area && random_bits(rs, 1) == 0))
3408                     xy2 = xy + cr;
3409                 if (xy2 >= area)
3410                     n_singletons++;
3411                 else
3412                     b->whichblock[xy2] = nr;
3413             } else
3414                 n_singletons++;
3415             nr++;
3416         }
3417
3418     b->nr_blocks = nr;
3419     make_blocks_from_whichblock(b);
3420
3421     for (x = y = 0; x < b->nr_blocks; x++)
3422         if (b->nr_squares[x] == 1)
3423             y++;
3424     assert(y == n_singletons);
3425
3426     if (n_singletons > 0 && remove_singletons) {
3427         int n;
3428         for (n = 0; n < b->nr_blocks;) {
3429             int xy, x, y, xy2, other;
3430             if (b->nr_squares[n] > 1) {
3431                 n++;
3432                 continue;
3433             }
3434             xy = b->blocks[n][0];
3435             x = xy % cr;
3436             y = xy / cr;
3437             if (xy + 1 == area)
3438                 xy2 = xy - 1;
3439             else if (x + 1 < cr && (y + 1 == cr || random_bits(rs, 1) == 0))
3440                 xy2 = xy + 1;
3441             else
3442                 xy2 = xy + cr;
3443             other = b->whichblock[xy2];
3444
3445             if (b->nr_squares[other] == 1)
3446                 n_singletons--;
3447             n_singletons--;
3448             merge_blocks(b, n, other);
3449             if (n < other)
3450                 n++;
3451         }
3452         assert(n_singletons == 0);
3453     }
3454     return b;
3455 }
3456
3457 static char *new_game_desc(game_params *params, random_state *rs,
3458                            char **aux, int interactive)
3459 {
3460     int c = params->c, r = params->r, cr = c*r;
3461     int area = cr*cr;
3462     struct block_structure *blocks, *kblocks;
3463     digit *grid, *grid2, *kgrid;
3464     struct xy { int x, y; } *locs;
3465     int nlocs;
3466     char *desc;
3467     int coords[16], ncoords;
3468     int x, y, i, j;
3469     struct difficulty dlev;
3470
3471     precompute_sum_bits();
3472
3473     /*
3474      * Adjust the maximum difficulty level to be consistent with
3475      * the puzzle size: all 2x2 puzzles appear to be Trivial
3476      * (DIFF_BLOCK) so we cannot hold out for even a Basic
3477      * (DIFF_SIMPLE) one.
3478      */
3479     dlev.maxdiff = params->diff;
3480     dlev.maxkdiff = params->kdiff;
3481     if (c == 2 && r == 2)
3482         dlev.maxdiff = DIFF_BLOCK;
3483
3484     grid = snewn(area, digit);
3485     locs = snewn(area, struct xy);
3486     grid2 = snewn(area, digit);
3487
3488     blocks = alloc_block_structure (c, r, area, cr, cr);
3489
3490     if (params->killer) {
3491         kblocks = alloc_block_structure (c, r, area, cr, area);
3492         kgrid = snewn(area, digit);
3493     } else {
3494         kblocks = NULL;
3495         kgrid = NULL;
3496     }
3497
3498 #ifdef STANDALONE_SOLVER
3499     assert(!"This should never happen, so we don't need to create blocknames");
3500 #endif
3501
3502     /*
3503      * Loop until we get a grid of the required difficulty. This is
3504      * nasty, but it seems to be unpleasantly hard to generate
3505      * difficult grids otherwise.
3506      */
3507     while (1) {
3508         /*
3509          * Generate a random solved state, starting by
3510          * constructing the block structure.
3511          */
3512         if (r == 1) {                  /* jigsaw mode */
3513             int *dsf = divvy_rectangle(cr, cr, cr, rs);
3514
3515             dsf_to_blocks (dsf, blocks, cr, cr);
3516
3517             sfree(dsf);
3518         } else {                       /* basic Sudoku mode */
3519             for (y = 0; y < cr; y++)
3520                 for (x = 0; x < cr; x++)
3521                     blocks->whichblock[y*cr+x] = (y/c) * c + (x/r);
3522         }
3523         make_blocks_from_whichblock(blocks);
3524
3525         if (params->killer) {
3526             kblocks = gen_killer_cages(cr, rs, params->kdiff > DIFF_KSINGLE);
3527         }
3528
3529         if (!gridgen(cr, blocks, kblocks, params->xtype, grid, rs, area*area))
3530             continue;
3531         assert(check_valid(cr, blocks, params->xtype, grid));
3532
3533         /*
3534          * Save the solved grid in aux.
3535          */
3536         {
3537             /*
3538              * We might already have written *aux the last time we
3539              * went round this loop, in which case we should free
3540              * the old aux before overwriting it with the new one.
3541              */
3542             if (*aux) {
3543                 sfree(*aux);
3544             }
3545
3546             *aux = encode_solve_move(cr, grid);
3547         }
3548
3549         /*
3550          * Now we have a solved grid. For normal puzzles, we start removing
3551          * things from it while preserving solubility.  Killer puzzles are
3552          * different: we just pass the empty grid to the solver, and use
3553          * the puzzle if it comes back solved.
3554          */
3555
3556         if (params->killer) {
3557             struct block_structure *good_cages = NULL;
3558             struct block_structure *last_cages = NULL;
3559             int ntries = 0;
3560
3561             memcpy(grid2, grid, area);
3562
3563             for (;;) {
3564                 compute_kclues(kblocks, kgrid, grid2, area);
3565
3566                 memset(grid, 0, area * sizeof *grid);
3567                 solver(cr, blocks, kblocks, params->xtype, grid, kgrid, &dlev);
3568                 if (dlev.diff == dlev.maxdiff && dlev.kdiff == dlev.maxkdiff) {
3569                     /*
3570                      * We have one that matches our difficulty.  Store it for
3571                      * later, but keep going.
3572                      */
3573                     if (good_cages)
3574                         free_block_structure(good_cages);
3575                     ntries = 0;
3576                     good_cages = dup_block_structure(kblocks);
3577                     merge_some_cages(kblocks, cr, area, grid2, rs);
3578                 } else if (dlev.diff > dlev.maxdiff || dlev.kdiff > dlev.maxkdiff) {
3579                     /*
3580                      * Give up after too many tries and either use the good one we
3581                      * found, or generate a new grid.
3582                      */
3583                     if (++ntries > 50)
3584                         break;
3585                     /*
3586                      * The difficulty level got too high.  If we have a good
3587                      * one, use it, otherwise go back to the last one that
3588                      * was at a lower difficulty and restart the process from
3589                      * there.
3590                      */
3591                     if (good_cages != NULL) {
3592                         free_block_structure(kblocks);
3593                         kblocks = dup_block_structure(good_cages);
3594                         merge_some_cages(kblocks, cr, area, grid2, rs);
3595                     } else {
3596                         if (last_cages == NULL)
3597                             break;
3598                         free_block_structure(kblocks);
3599                         kblocks = last_cages;
3600                         last_cages = NULL;
3601                     }
3602                 } else {
3603                     if (last_cages)
3604                         free_block_structure(last_cages);
3605                     last_cages = dup_block_structure(kblocks);
3606                     merge_some_cages(kblocks, cr, area, grid2, rs);
3607                 }
3608             }
3609             if (last_cages)
3610                 free_block_structure(last_cages);
3611             if (good_cages != NULL) {
3612                 free_block_structure(kblocks);
3613                 kblocks = good_cages;
3614                 compute_kclues(kblocks, kgrid, grid2, area);
3615                 memset(grid, 0, area * sizeof *grid);
3616                 break;
3617             }
3618             continue;
3619         }
3620
3621         /*
3622          * Find the set of equivalence classes of squares permitted
3623          * by the selected symmetry. We do this by enumerating all
3624          * the grid squares which have no symmetric companion
3625          * sorting lower than themselves.
3626          */
3627         nlocs = 0;
3628         for (y = 0; y < cr; y++)
3629             for (x = 0; x < cr; x++) {
3630                 int i = y*cr+x;
3631                 int j;
3632
3633                 ncoords = symmetries(params, x, y, coords, params->symm);
3634                 for (j = 0; j < ncoords; j++)
3635                     if (coords[2*j+1]*cr+coords[2*j] < i)
3636                         break;
3637                 if (j == ncoords) {
3638                     locs[nlocs].x = x;
3639                     locs[nlocs].y = y;
3640                     nlocs++;
3641                 }
3642             }
3643
3644         /*
3645          * Now shuffle that list.
3646          */
3647         shuffle(locs, nlocs, sizeof(*locs), rs);
3648
3649         /*
3650          * Now loop over the shuffled list and, for each element,
3651          * see whether removing that element (and its reflections)
3652          * from the grid will still leave the grid soluble.
3653          */
3654         for (i = 0; i < nlocs; i++) {
3655             x = locs[i].x;
3656             y = locs[i].y;
3657
3658             memcpy(grid2, grid, area);
3659             ncoords = symmetries(params, x, y, coords, params->symm);
3660             for (j = 0; j < ncoords; j++)
3661                 grid2[coords[2*j+1]*cr+coords[2*j]] = 0;
3662
3663             solver(cr, blocks, kblocks, params->xtype, grid2, kgrid, &dlev);
3664             if (dlev.diff <= dlev.maxdiff &&
3665                 (!params->killer || dlev.kdiff <= dlev.maxkdiff)) {
3666                 for (j = 0; j < ncoords; j++)
3667                     grid[coords[2*j+1]*cr+coords[2*j]] = 0;
3668             }
3669         }
3670
3671         memcpy(grid2, grid, area);
3672
3673         solver(cr, blocks, kblocks, params->xtype, grid2, kgrid, &dlev);
3674         if (dlev.diff == dlev.maxdiff &&
3675             (!params->killer || dlev.kdiff == dlev.maxkdiff))
3676             break;                     /* found one! */
3677     }
3678
3679     sfree(grid2);
3680     sfree(locs);
3681
3682     /*
3683      * Now we have the grid as it will be presented to the user.
3684      * Encode it in a game desc.
3685      */
3686     desc = encode_puzzle_desc(params, grid, blocks, kgrid, kblocks);
3687
3688     sfree(grid);
3689
3690     return desc;
3691 }
3692
3693 static char *spec_to_grid(char *desc, digit *grid, int area)
3694 {
3695     int i = 0;
3696     while (*desc && *desc != ',') {
3697         int n = *desc++;
3698         if (n >= 'a' && n <= 'z') {
3699             int run = n - 'a' + 1;
3700             assert(i + run <= area);
3701             while (run-- > 0)
3702                 grid[i++] = 0;
3703         } else if (n == '_') {
3704             /* do nothing */;
3705         } else if (n > '0' && n <= '9') {
3706             assert(i < area);
3707             grid[i++] = atoi(desc-1);
3708             while (*desc >= '0' && *desc <= '9')
3709                 desc++;
3710         } else {
3711             assert(!"We can't get here");
3712         }
3713     }
3714     assert(i == area);
3715     return desc;
3716 }
3717
3718 /*
3719  * Create a DSF from a spec found in *pdesc. Update this to point past the
3720  * end of the block spec, and return an error string or NULL if everything
3721  * is OK. The DSF is stored in *PDSF.
3722  */
3723 static char *spec_to_dsf(char **pdesc, int **pdsf, int cr, int area)
3724 {
3725     char *desc = *pdesc;
3726     int pos = 0;
3727     int *dsf;
3728
3729     *pdsf = dsf = snew_dsf(area);
3730
3731     while (*desc && *desc != ',') {
3732         int c, adv;
3733
3734         if (*desc == '_')
3735             c = 0;
3736         else if (*desc >= 'a' && *desc <= 'z')
3737             c = *desc - 'a' + 1;
3738         else {
3739             sfree(dsf);
3740             return "Invalid character in game description";
3741         }
3742         desc++;
3743
3744         adv = (c != 25);               /* 'z' is a special case */
3745
3746         while (c-- > 0) {
3747             int p0, p1;
3748
3749             /*
3750              * Non-edge; merge the two dsf classes on either
3751              * side of it.
3752              */
3753             assert(pos < 2*cr*(cr-1));
3754             if (pos < cr*(cr-1)) {
3755                 int y = pos/(cr-1);
3756                 int x = pos%(cr-1);
3757                 p0 = y*cr+x;
3758                 p1 = y*cr+x+1;
3759             } else {
3760                 int x = pos/(cr-1) - cr;
3761                 int y = pos%(cr-1);
3762                 p0 = y*cr+x;
3763                 p1 = (y+1)*cr+x;
3764             }
3765             dsf_merge(dsf, p0, p1);
3766
3767             pos++;
3768         }
3769         if (adv)
3770             pos++;
3771     }
3772     *pdesc = desc;
3773
3774     /*
3775      * When desc is exhausted, we expect to have gone exactly
3776      * one space _past_ the end of the grid, due to the dummy
3777      * edge at the end.
3778      */
3779     if (pos != 2*cr*(cr-1)+1) {
3780         sfree(dsf);
3781         return "Not enough data in block structure specification";
3782     }
3783
3784     return NULL;
3785 }
3786
3787 static char *validate_grid_desc(char **pdesc, int range, int area)
3788 {
3789     char *desc = *pdesc;
3790     int squares = 0;
3791     while (*desc && *desc != ',') {
3792         int n = *desc++;
3793         if (n >= 'a' && n <= 'z') {
3794             squares += n - 'a' + 1;
3795         } else if (n == '_') {
3796             /* do nothing */;
3797         } else if (n > '0' && n <= '9') {
3798             int val = atoi(desc-1);
3799             if (val < 1 || val > range)
3800                 return "Out-of-range number in game description";
3801             squares++;
3802             while (*desc >= '0' && *desc <= '9')
3803                 desc++;
3804         } else
3805             return "Invalid character in game description";
3806     }
3807
3808     if (squares < area)
3809         return "Not enough data to fill grid";
3810
3811     if (squares > area)
3812         return "Too much data to fit in grid";
3813     *pdesc = desc;
3814     return NULL;
3815 }
3816
3817 static char *validate_block_desc(char **pdesc, int cr, int area,
3818                                  int min_nr_blocks, int max_nr_blocks,
3819                                  int min_nr_squares, int max_nr_squares)
3820 {
3821     char *err;
3822     int *dsf;
3823
3824     err = spec_to_dsf(pdesc, &dsf, cr, area);
3825     if (err) {
3826         return err;
3827     }
3828
3829     if (min_nr_squares == max_nr_squares) {
3830         assert(min_nr_blocks == max_nr_blocks);
3831         assert(min_nr_blocks * min_nr_squares == area);
3832     }
3833     /*
3834      * Now we've got our dsf. Verify that it matches
3835      * expectations.
3836      */
3837     {
3838         int *canons, *counts;
3839         int i, j, c, ncanons = 0;
3840
3841         canons = snewn(max_nr_blocks, int);
3842         counts = snewn(max_nr_blocks, int);
3843
3844         for (i = 0; i < area; i++) {
3845             j = dsf_canonify(dsf, i);
3846
3847             for (c = 0; c < ncanons; c++)
3848                 if (canons[c] == j) {
3849                     counts[c]++;
3850                     if (counts[c] > max_nr_squares) {
3851                         sfree(dsf);
3852                         sfree(canons);
3853                         sfree(counts);
3854                         return "A jigsaw block is too big";
3855                     }
3856                     break;
3857                 }
3858
3859             if (c == ncanons) {
3860                 if (ncanons >= max_nr_blocks) {
3861                     sfree(dsf);
3862                     sfree(canons);
3863                     sfree(counts);
3864                     return "Too many distinct jigsaw blocks";
3865                 }
3866                 canons[ncanons] = j;
3867                 counts[ncanons] = 1;
3868                 ncanons++;
3869             }
3870         }
3871
3872         if (ncanons < min_nr_blocks) {
3873             sfree(dsf);
3874             sfree(canons);
3875             sfree(counts);
3876             return "Not enough distinct jigsaw blocks";
3877         }
3878         for (c = 0; c < ncanons; c++) {
3879             if (counts[c] < min_nr_squares) {
3880                 sfree(dsf);
3881                 sfree(canons);
3882                 sfree(counts);
3883                 return "A jigsaw block is too small";
3884             }
3885         }
3886         sfree(canons);
3887         sfree(counts);
3888     }
3889
3890     sfree(dsf);
3891     return NULL;
3892 }
3893
3894 static char *validate_desc(game_params *params, char *desc)
3895 {
3896     int cr = params->c * params->r, area = cr*cr;
3897     char *err;
3898
3899     err = validate_grid_desc(&desc, cr, area);
3900     if (err)
3901         return err;
3902
3903     if (params->r == 1) {
3904         /*
3905          * Now we expect a suffix giving the jigsaw block
3906          * structure. Parse it and validate that it divides the
3907          * grid into the right number of regions which are the
3908          * right size.
3909          */
3910         if (*desc != ',')
3911             return "Expected jigsaw block structure in game description";
3912         desc++;
3913         err = validate_block_desc(&desc, cr, area, cr, cr, cr, cr);
3914         if (err)
3915             return err;
3916
3917     }
3918     if (params->killer) {
3919         if (*desc != ',')
3920             return "Expected killer block structure in game description";
3921         desc++;
3922         err = validate_block_desc(&desc, cr, area, cr, area, 2, cr);
3923         if (err)
3924             return err;
3925         if (*desc != ',')
3926             return "Expected killer clue grid in game description";
3927         desc++;
3928         err = validate_grid_desc(&desc, cr * area, area);
3929         if (err)
3930             return err;
3931     }
3932     if (*desc)
3933         return "Unexpected data at end of game description";
3934
3935     return NULL;
3936 }
3937
3938 static game_state *new_game(midend *me, game_params *params, char *desc)
3939 {
3940     game_state *state = snew(game_state);
3941     int c = params->c, r = params->r, cr = c*r, area = cr * cr;
3942     int i;
3943
3944     precompute_sum_bits();
3945
3946     state->cr = cr;
3947     state->xtype = params->xtype;
3948     state->killer = params->killer;
3949
3950     state->grid = snewn(area, digit);
3951     state->pencil = snewn(area * cr, unsigned char);
3952     memset(state->pencil, 0, area * cr);
3953     state->immutable = snewn(area, unsigned char);
3954     memset(state->immutable, FALSE, area);
3955
3956     state->blocks = alloc_block_structure (c, r, area, cr, cr);
3957
3958     if (params->killer) {
3959         state->kblocks = alloc_block_structure (c, r, area, cr, area);
3960         state->kgrid = snewn(area, digit);
3961     } else {
3962         state->kblocks = NULL;
3963         state->kgrid = NULL;
3964     }
3965     state->completed = state->cheated = FALSE;
3966
3967     desc = spec_to_grid(desc, state->grid, area);
3968     for (i = 0; i < area; i++)
3969         if (state->grid[i] != 0)
3970             state->immutable[i] = TRUE;
3971
3972     if (r == 1) {
3973         char *err;
3974         int *dsf;
3975         assert(*desc == ',');
3976         desc++;
3977         err = spec_to_dsf(&desc, &dsf, cr, area);
3978         assert(err == NULL);
3979         dsf_to_blocks(dsf, state->blocks, cr, cr);
3980         sfree(dsf);
3981     } else {
3982         int x, y;
3983
3984         for (y = 0; y < cr; y++)
3985             for (x = 0; x < cr; x++)
3986                 state->blocks->whichblock[y*cr+x] = (y/c) * c + (x/r);
3987     }
3988     make_blocks_from_whichblock(state->blocks);
3989
3990     if (params->killer) {
3991         char *err;
3992         int *dsf;
3993         assert(*desc == ',');
3994         desc++;
3995         err = spec_to_dsf(&desc, &dsf, cr, area);
3996         assert(err == NULL);
3997         dsf_to_blocks(dsf, state->kblocks, cr, area);
3998         sfree(dsf);
3999         make_blocks_from_whichblock(state->kblocks);
4000
4001         assert(*desc == ',');
4002         desc++;
4003         desc = spec_to_grid(desc, state->kgrid, area);
4004     }
4005     assert(!*desc);
4006
4007 #ifdef STANDALONE_SOLVER
4008     /*
4009      * Set up the block names for solver diagnostic output.
4010      */
4011     {
4012         char *p = (char *)(state->blocks->blocknames + cr);
4013
4014         if (r == 1) {
4015             for (i = 0; i < area; i++) {
4016                 int j = state->blocks->whichblock[i];
4017                 if (!state->blocks->blocknames[j]) {
4018                     state->blocks->blocknames[j] = p;
4019                     p += 1 + sprintf(p, "starting at (%d,%d)",
4020                                      1 + i%cr, 1 + i/cr);
4021                 }
4022             }
4023         } else {
4024             int bx, by;
4025             for (by = 0; by < r; by++)
4026                 for (bx = 0; bx < c; bx++) {
4027                     state->blocks->blocknames[by*c+bx] = p;
4028                     p += 1 + sprintf(p, "(%d,%d)", bx+1, by+1);
4029                 }
4030         }
4031         assert(p - (char *)state->blocks->blocknames < (int)(cr*(sizeof(char *)+80)));
4032         for (i = 0; i < cr; i++)
4033             assert(state->blocks->blocknames[i]);
4034     }
4035 #endif
4036
4037     return state;
4038 }
4039
4040 static game_state *dup_game(game_state *state)
4041 {
4042     game_state *ret = snew(game_state);
4043     int cr = state->cr, area = cr * cr;
4044
4045     ret->cr = state->cr;
4046     ret->xtype = state->xtype;
4047     ret->killer = state->killer;
4048
4049     ret->blocks = state->blocks;
4050     ret->blocks->refcount++;
4051
4052     ret->kblocks = state->kblocks;
4053     if (ret->kblocks)
4054         ret->kblocks->refcount++;
4055
4056     ret->grid = snewn(area, digit);
4057     memcpy(ret->grid, state->grid, area);
4058
4059     if (state->killer) {
4060         ret->kgrid = snewn(area, digit);
4061         memcpy(ret->kgrid, state->kgrid, area);
4062     } else
4063         ret->kgrid = NULL;
4064
4065     ret->pencil = snewn(area * cr, unsigned char);
4066     memcpy(ret->pencil, state->pencil, area * cr);
4067
4068     ret->immutable = snewn(area, unsigned char);
4069     memcpy(ret->immutable, state->immutable, area);
4070
4071     ret->completed = state->completed;
4072     ret->cheated = state->cheated;
4073
4074     return ret;
4075 }
4076
4077 static void free_game(game_state *state)
4078 {
4079     free_block_structure(state->blocks);
4080     if (state->kblocks)
4081         free_block_structure(state->kblocks);
4082
4083     sfree(state->immutable);
4084     sfree(state->pencil);
4085     sfree(state->grid);
4086     sfree(state);
4087 }
4088
4089 static char *solve_game(game_state *state, game_state *currstate,
4090                         char *ai, char **error)
4091 {
4092     int cr = state->cr;
4093     char *ret;
4094     digit *grid;
4095     struct difficulty dlev;
4096
4097     /*
4098      * If we already have the solution in ai, save ourselves some
4099      * time.
4100      */
4101     if (ai)
4102         return dupstr(ai);
4103
4104     grid = snewn(cr*cr, digit);
4105     memcpy(grid, state->grid, cr*cr);
4106     dlev.maxdiff = DIFF_RECURSIVE;
4107     dlev.maxkdiff = DIFF_KINTERSECT;
4108     solver(cr, state->blocks, state->kblocks, state->xtype, grid,
4109            state->kgrid, &dlev);
4110
4111     *error = NULL;
4112
4113     if (dlev.diff == DIFF_IMPOSSIBLE)
4114         *error = "No solution exists for this puzzle";
4115     else if (dlev.diff == DIFF_AMBIGUOUS)
4116         *error = "Multiple solutions exist for this puzzle";
4117
4118     if (*error) {
4119         sfree(grid);
4120         return NULL;
4121     }
4122
4123     ret = encode_solve_move(cr, grid);
4124
4125     sfree(grid);
4126
4127     return ret;
4128 }
4129
4130 static char *grid_text_format(int cr, struct block_structure *blocks,
4131                               int xtype, digit *grid)
4132 {
4133     int vmod, hmod;
4134     int x, y;
4135     int totallen, linelen, nlines;
4136     char *ret, *p, ch;
4137
4138     /*
4139      * For non-jigsaw Sudoku, we format in the way we always have,
4140      * by having the digits unevenly spaced so that the dividing
4141      * lines can fit in:
4142      *
4143      * . . | . .
4144      * . . | . .
4145      * ----+----
4146      * . . | . .
4147      * . . | . .
4148      *
4149      * For jigsaw puzzles, however, we must leave space between
4150      * _all_ pairs of digits for an optional dividing line, so we
4151      * have to move to the rather ugly
4152      * 
4153      * .   .   .   .
4154      * ------+------
4155      * .   . | .   .
4156      *       +---+  
4157      * .   . | . | .
4158      * ------+   |  
4159      * .   .   . | .
4160      * 
4161      * We deal with both cases using the same formatting code; we
4162      * simply invent a vmod value such that there's a vertical
4163      * dividing line before column i iff i is divisible by vmod
4164      * (so it's r in the first case and 1 in the second), and hmod
4165      * likewise for horizontal dividing lines.
4166      */
4167
4168     if (blocks->r != 1) {
4169         vmod = blocks->r;
4170         hmod = blocks->c;
4171     } else {
4172         vmod = hmod = 1;
4173     }
4174
4175     /*
4176      * Line length: we have cr digits, each with a space after it,
4177      * and (cr-1)/vmod dividing lines, each with a space after it.
4178      * The final space is replaced by a newline, but that doesn't
4179      * affect the length.
4180      */
4181     linelen = 2*(cr + (cr-1)/vmod);
4182
4183     /*
4184      * Number of lines: we have cr rows of digits, and (cr-1)/hmod
4185      * dividing rows.
4186      */
4187     nlines = cr + (cr-1)/hmod;
4188
4189     /*
4190      * Allocate the space.
4191      */
4192     totallen = linelen * nlines;
4193     ret = snewn(totallen+1, char);     /* leave room for terminating NUL */
4194
4195     /*
4196      * Write the text.
4197      */
4198     p = ret;
4199     for (y = 0; y < cr; y++) {
4200         /*
4201          * Row of digits.
4202          */
4203         for (x = 0; x < cr; x++) {
4204             /*
4205              * Digit.
4206              */
4207             digit d = grid[y*cr+x];
4208
4209             if (d == 0) {
4210                 /*
4211                  * Empty space: we usually write a dot, but we'll
4212                  * highlight spaces on the X-diagonals (in X mode)
4213                  * by using underscores instead.
4214                  */
4215                 if (xtype && (ondiag0(y*cr+x) || ondiag1(y*cr+x)))
4216                     ch = '_';
4217                 else
4218                     ch = '.';
4219             } else if (d <= 9) {
4220                 ch = '0' + d;
4221             } else {
4222                 ch = 'a' + d-10;
4223             }
4224
4225             *p++ = ch;
4226             if (x == cr-1) {
4227                 *p++ = '\n';
4228                 continue;
4229             }
4230             *p++ = ' ';
4231
4232             if ((x+1) % vmod)
4233                 continue;
4234
4235             /*
4236              * Optional dividing line.
4237              */
4238             if (blocks->whichblock[y*cr+x] != blocks->whichblock[y*cr+x+1])
4239                 ch = '|';
4240             else
4241                 ch = ' ';
4242             *p++ = ch;
4243             *p++ = ' ';
4244         }
4245         if (y == cr-1 || (y+1) % hmod)
4246             continue;
4247
4248         /*
4249          * Dividing row.
4250          */
4251         for (x = 0; x < cr; x++) {
4252             int dwid;
4253             int tl, tr, bl, br;
4254
4255             /*
4256              * Division between two squares. This varies
4257              * complicatedly in length.
4258              */
4259             dwid = 2;                  /* digit and its following space */
4260             if (x == cr-1)
4261                 dwid--;                /* no following space at end of line */
4262             if (x > 0 && x % vmod == 0)
4263                 dwid++;                /* preceding space after a divider */
4264
4265             if (blocks->whichblock[y*cr+x] != blocks->whichblock[(y+1)*cr+x])
4266                 ch = '-';
4267             else
4268                 ch = ' ';
4269
4270             while (dwid-- > 0)
4271                 *p++ = ch;
4272
4273             if (x == cr-1) {
4274                 *p++ = '\n';
4275                 break;
4276             }
4277
4278             if ((x+1) % vmod)
4279                 continue;
4280
4281             /*
4282              * Corner square. This is:
4283              *  - a space if all four surrounding squares are in
4284              *    the same block
4285              *  - a vertical line if the two left ones are in one
4286              *    block and the two right in another
4287              *  - a horizontal line if the two top ones are in one
4288              *    block and the two bottom in another
4289              *  - a plus sign in all other cases. (If we had a
4290              *    richer character set available we could break
4291              *    this case up further by doing fun things with
4292              *    line-drawing T-pieces.)
4293              */
4294             tl = blocks->whichblock[y*cr+x];
4295             tr = blocks->whichblock[y*cr+x+1];
4296             bl = blocks->whichblock[(y+1)*cr+x];
4297             br = blocks->whichblock[(y+1)*cr+x+1];
4298
4299             if (tl == tr && tr == bl && bl == br)
4300                 ch = ' ';
4301             else if (tl == bl && tr == br)
4302                 ch = '|';
4303             else if (tl == tr && bl == br)
4304                 ch = '-';
4305             else
4306                 ch = '+';
4307
4308             *p++ = ch;
4309         }
4310     }
4311
4312     assert(p - ret == totallen);
4313     *p = '\0';
4314     return ret;
4315 }
4316
4317 static int game_can_format_as_text_now(game_params *params)
4318 {
4319     /*
4320      * Formatting Killer puzzles as text is currently unsupported. I
4321      * can't think of any sensible way of doing it which doesn't
4322      * involve expanding the puzzle to such a large scale as to make
4323      * it unusable.
4324      */
4325     if (params->killer)
4326         return FALSE;
4327     return TRUE;
4328 }
4329
4330 static char *game_text_format(game_state *state)
4331 {
4332     assert(!state->kblocks);
4333     return grid_text_format(state->cr, state->blocks, state->xtype,
4334                             state->grid);
4335 }
4336
4337 struct game_ui {
4338     /*
4339      * These are the coordinates of the currently highlighted
4340      * square on the grid, if hshow = 1.
4341      */
4342     int hx, hy;
4343     /*
4344      * This indicates whether the current highlight is a
4345      * pencil-mark one or a real one.
4346      */
4347     int hpencil;
4348     /*
4349      * This indicates whether or not we're showing the highlight
4350      * (used to be hx = hy = -1); important so that when we're
4351      * using the cursor keys it doesn't keep coming back at a
4352      * fixed position. When hshow = 1, pressing a valid number
4353      * or letter key or Space will enter that number or letter in the grid.
4354      */
4355     int hshow;
4356     /*
4357      * This indicates whether we're using the highlight as a cursor;
4358      * it means that it doesn't vanish on a keypress, and that it is
4359      * allowed on immutable squares.
4360      */
4361     int hcursor;
4362 };
4363
4364 static game_ui *new_ui(game_state *state)
4365 {
4366     game_ui *ui = snew(game_ui);
4367
4368     ui->hx = ui->hy = 0;
4369     ui->hpencil = ui->hshow = ui->hcursor = 0;
4370
4371     return ui;
4372 }
4373
4374 static void free_ui(game_ui *ui)
4375 {
4376     sfree(ui);
4377 }
4378
4379 static char *encode_ui(game_ui *ui)
4380 {
4381     return NULL;
4382 }
4383
4384 static void decode_ui(game_ui *ui, char *encoding)
4385 {
4386 }
4387
4388 static void game_changed_state(game_ui *ui, game_state *oldstate,
4389                                game_state *newstate)
4390 {
4391     int cr = newstate->cr;
4392     /*
4393      * We prevent pencil-mode highlighting of a filled square, unless
4394      * we're using the cursor keys. So if the user has just filled in
4395      * a square which we had a pencil-mode highlight in (by Undo, or
4396      * by Redo, or by Solve), then we cancel the highlight.
4397      */
4398     if (ui->hshow && ui->hpencil && !ui->hcursor &&
4399         newstate->grid[ui->hy * cr + ui->hx] != 0) {
4400         ui->hshow = 0;
4401     }
4402 }
4403
4404 struct game_drawstate {
4405     int started;
4406     int cr, xtype;
4407     int tilesize;
4408     digit *grid;
4409     unsigned char *pencil;
4410     unsigned char *hl;
4411     /* This is scratch space used within a single call to game_redraw. */
4412     int *entered_items;
4413 };
4414
4415 static char *interpret_move(game_state *state, game_ui *ui, game_drawstate *ds,
4416                             int x, int y, int button)
4417 {
4418     int cr = state->cr;
4419     int tx, ty;
4420     char buf[80];
4421
4422     button &= ~MOD_MASK;
4423
4424     tx = (x + TILE_SIZE - BORDER) / TILE_SIZE - 1;
4425     ty = (y + TILE_SIZE - BORDER) / TILE_SIZE - 1;
4426
4427     if (tx >= 0 && tx < cr && ty >= 0 && ty < cr) {
4428         if (button == LEFT_BUTTON) {
4429             if (state->immutable[ty*cr+tx]) {
4430                 ui->hshow = 0;
4431             } else if (tx == ui->hx && ty == ui->hy &&
4432                        ui->hshow && ui->hpencil == 0) {
4433                 ui->hshow = 0;
4434             } else {
4435                 ui->hx = tx;
4436                 ui->hy = ty;
4437                 ui->hshow = 1;
4438                 ui->hpencil = 0;
4439             }
4440             ui->hcursor = 0;
4441             return "";                 /* UI activity occurred */
4442         }
4443         if (button == RIGHT_BUTTON) {
4444             /*
4445              * Pencil-mode highlighting for non filled squares.
4446              */
4447             if (state->grid[ty*cr+tx] == 0) {
4448                 if (tx == ui->hx && ty == ui->hy &&
4449                     ui->hshow && ui->hpencil) {
4450                     ui->hshow = 0;
4451                 } else {
4452                     ui->hpencil = 1;
4453                     ui->hx = tx;
4454                     ui->hy = ty;
4455                     ui->hshow = 1;
4456                 }
4457             } else {
4458                 ui->hshow = 0;
4459             }
4460             ui->hcursor = 0;
4461             return "";                 /* UI activity occurred */
4462         }
4463     }
4464     if (IS_CURSOR_MOVE(button)) {
4465         move_cursor(button, &ui->hx, &ui->hy, cr, cr, 0);
4466         ui->hshow = ui->hcursor = 1;
4467         return "";
4468     }
4469     if (ui->hshow &&
4470         (button == CURSOR_SELECT)) {
4471         ui->hpencil = 1 - ui->hpencil;
4472         ui->hcursor = 1;
4473         return "";
4474     }
4475
4476     if (ui->hshow &&
4477         ((button >= '0' && button <= '9' && button - '0' <= cr) ||
4478          (button >= 'a' && button <= 'z' && button - 'a' + 10 <= cr) ||
4479          (button >= 'A' && button <= 'Z' && button - 'A' + 10 <= cr) ||
4480          button == CURSOR_SELECT2 || button == '\010' || button == '\177')) {
4481         int n = button - '0';
4482         if (button >= 'A' && button <= 'Z')
4483             n = button - 'A' + 10;
4484         if (button >= 'a' && button <= 'z')
4485             n = button - 'a' + 10;
4486         if (button == CURSOR_SELECT2 || button == '\010' || button == '\177')
4487             n = 0;
4488
4489         /*
4490          * Can't overwrite this square. This can only happen here
4491          * if we're using the cursor keys.
4492          */
4493         if (state->immutable[ui->hy*cr+ui->hx])
4494             return NULL;
4495
4496         /*
4497          * Can't make pencil marks in a filled square. Again, this
4498          * can only become highlighted if we're using cursor keys.
4499          */
4500         if (ui->hpencil && state->grid[ui->hy*cr+ui->hx])
4501             return NULL;
4502
4503         sprintf(buf, "%c%d,%d,%d",
4504                 (char)(ui->hpencil && n > 0 ? 'P' : 'R'), ui->hx, ui->hy, n);
4505
4506         if (!ui->hcursor) ui->hshow = 0;
4507
4508         return dupstr(buf);
4509     }
4510
4511     return NULL;
4512 }
4513
4514 static game_state *execute_move(game_state *from, char *move)
4515 {
4516     int cr = from->cr;
4517     game_state *ret;
4518     int x, y, n;
4519
4520     if (move[0] == 'S') {
4521         char *p;
4522
4523         ret = dup_game(from);
4524         ret->completed = ret->cheated = TRUE;
4525
4526         p = move+1;
4527         for (n = 0; n < cr*cr; n++) {
4528             ret->grid[n] = atoi(p);
4529
4530             if (!*p || ret->grid[n] < 1 || ret->grid[n] > cr) {
4531                 free_game(ret);
4532                 return NULL;
4533             }
4534
4535             while (*p && isdigit((unsigned char)*p)) p++;
4536             if (*p == ',') p++;
4537         }
4538
4539         return ret;
4540     } else if ((move[0] == 'P' || move[0] == 'R') &&
4541         sscanf(move+1, "%d,%d,%d", &x, &y, &n) == 3 &&
4542         x >= 0 && x < cr && y >= 0 && y < cr && n >= 0 && n <= cr) {
4543
4544         ret = dup_game(from);
4545         if (move[0] == 'P' && n > 0) {
4546             int index = (y*cr+x) * cr + (n-1);
4547             ret->pencil[index] = !ret->pencil[index];
4548         } else {
4549             ret->grid[y*cr+x] = n;
4550             memset(ret->pencil + (y*cr+x)*cr, 0, cr);
4551
4552             /*
4553              * We've made a real change to the grid. Check to see
4554              * if the game has been completed.
4555              */
4556             if (!ret->completed && check_valid(cr, ret->blocks, ret->xtype,
4557                                                ret->grid)) {
4558                 ret->completed = TRUE;
4559             }
4560         }
4561         return ret;
4562     } else
4563         return NULL;                   /* couldn't parse move string */
4564 }
4565
4566 /* ----------------------------------------------------------------------
4567  * Drawing routines.
4568  */
4569
4570 #define SIZE(cr) ((cr) * TILE_SIZE + 2*BORDER + 1)
4571 #define GETTILESIZE(cr, w) ( (double)(w-1) / (double)(cr+1) )
4572
4573 static void game_compute_size(game_params *params, int tilesize,
4574                               int *x, int *y)
4575 {
4576     /* Ick: fake up `ds->tilesize' for macro expansion purposes */
4577     struct { int tilesize; } ads, *ds = &ads;
4578     ads.tilesize = tilesize;
4579
4580     *x = SIZE(params->c * params->r);
4581     *y = SIZE(params->c * params->r);
4582 }
4583
4584 static void game_set_size(drawing *dr, game_drawstate *ds,
4585                           game_params *params, int tilesize)
4586 {
4587     ds->tilesize = tilesize;
4588 }
4589
4590 static float *game_colours(frontend *fe, int *ncolours)
4591 {
4592     float *ret = snewn(3 * NCOLOURS, float);
4593
4594     frontend_default_colour(fe, &ret[COL_BACKGROUND * 3]);
4595
4596     ret[COL_XDIAGONALS * 3 + 0] = 0.9F * ret[COL_BACKGROUND * 3 + 0];
4597     ret[COL_XDIAGONALS * 3 + 1] = 0.9F * ret[COL_BACKGROUND * 3 + 1];
4598     ret[COL_XDIAGONALS * 3 + 2] = 0.9F * ret[COL_BACKGROUND * 3 + 2];
4599
4600     ret[COL_GRID * 3 + 0] = 0.0F;
4601     ret[COL_GRID * 3 + 1] = 0.0F;
4602     ret[COL_GRID * 3 + 2] = 0.0F;
4603
4604     ret[COL_CLUE * 3 + 0] = 0.0F;
4605     ret[COL_CLUE * 3 + 1] = 0.0F;
4606     ret[COL_CLUE * 3 + 2] = 0.0F;
4607
4608     ret[COL_USER * 3 + 0] = 0.0F;
4609     ret[COL_USER * 3 + 1] = 0.6F * ret[COL_BACKGROUND * 3 + 1];
4610     ret[COL_USER * 3 + 2] = 0.0F;
4611
4612     ret[COL_HIGHLIGHT * 3 + 0] = 0.78F * ret[COL_BACKGROUND * 3 + 0];
4613     ret[COL_HIGHLIGHT * 3 + 1] = 0.78F * ret[COL_BACKGROUND * 3 + 1];
4614     ret[COL_HIGHLIGHT * 3 + 2] = 0.78F * ret[COL_BACKGROUND * 3 + 2];
4615
4616     ret[COL_ERROR * 3 + 0] = 1.0F;
4617     ret[COL_ERROR * 3 + 1] = 0.0F;
4618     ret[COL_ERROR * 3 + 2] = 0.0F;
4619
4620     ret[COL_PENCIL * 3 + 0] = 0.5F * ret[COL_BACKGROUND * 3 + 0];
4621     ret[COL_PENCIL * 3 + 1] = 0.5F * ret[COL_BACKGROUND * 3 + 1];
4622     ret[COL_PENCIL * 3 + 2] = ret[COL_BACKGROUND * 3 + 2];
4623
4624     ret[COL_KILLER * 3 + 0] = 0.5F * ret[COL_BACKGROUND * 3 + 0];
4625     ret[COL_KILLER * 3 + 1] = 0.5F * ret[COL_BACKGROUND * 3 + 1];
4626     ret[COL_KILLER * 3 + 2] = 0.1F * ret[COL_BACKGROUND * 3 + 2];
4627
4628     *ncolours = NCOLOURS;
4629     return ret;
4630 }
4631
4632 static game_drawstate *game_new_drawstate(drawing *dr, game_state *state)
4633 {
4634     struct game_drawstate *ds = snew(struct game_drawstate);
4635     int cr = state->cr;
4636
4637     ds->started = FALSE;
4638     ds->cr = cr;
4639     ds->xtype = state->xtype;
4640     ds->grid = snewn(cr*cr, digit);
4641     memset(ds->grid, cr+2, cr*cr);
4642     ds->pencil = snewn(cr*cr*cr, digit);
4643     memset(ds->pencil, 0, cr*cr*cr);
4644     ds->hl = snewn(cr*cr, unsigned char);
4645     memset(ds->hl, 0, cr*cr);
4646     ds->entered_items = snewn(cr*cr, int);
4647     ds->tilesize = 0;                  /* not decided yet */
4648     return ds;
4649 }
4650
4651 static void game_free_drawstate(drawing *dr, game_drawstate *ds)
4652 {
4653     sfree(ds->hl);
4654     sfree(ds->pencil);
4655     sfree(ds->grid);
4656     sfree(ds->entered_items);
4657     sfree(ds);
4658 }
4659
4660 static void draw_number(drawing *dr, game_drawstate *ds, game_state *state,
4661                         int x, int y, int hl)
4662 {
4663     int cr = state->cr;
4664     int tx, ty, tw, th;
4665     int cx, cy, cw, ch;
4666     int col_killer = (hl & 32 ? COL_ERROR : COL_KILLER);
4667     char str[20];
4668
4669     if (ds->grid[y*cr+x] == state->grid[y*cr+x] &&
4670         ds->hl[y*cr+x] == hl &&
4671         !memcmp(ds->pencil+(y*cr+x)*cr, state->pencil+(y*cr+x)*cr, cr))
4672         return;                        /* no change required */
4673
4674     tx = BORDER + x * TILE_SIZE + 1 + GRIDEXTRA;
4675     ty = BORDER + y * TILE_SIZE + 1 + GRIDEXTRA;
4676
4677     cx = tx;
4678     cy = ty;
4679     cw = tw = TILE_SIZE-1-2*GRIDEXTRA;
4680     ch = th = TILE_SIZE-1-2*GRIDEXTRA;
4681
4682     if (x > 0 && state->blocks->whichblock[y*cr+x] == state->blocks->whichblock[y*cr+x-1])
4683         cx -= GRIDEXTRA, cw += GRIDEXTRA;
4684     if (x+1 < cr && state->blocks->whichblock[y*cr+x] == state->blocks->whichblock[y*cr+x+1])
4685         cw += GRIDEXTRA;
4686     if (y > 0 && state->blocks->whichblock[y*cr+x] == state->blocks->whichblock[(y-1)*cr+x])
4687         cy -= GRIDEXTRA, ch += GRIDEXTRA;
4688     if (y+1 < cr && state->blocks->whichblock[y*cr+x] == state->blocks->whichblock[(y+1)*cr+x])
4689         ch += GRIDEXTRA;
4690
4691     clip(dr, cx, cy, cw, ch);
4692
4693     /* background needs erasing */
4694     draw_rect(dr, cx, cy, cw, ch,
4695               ((hl & 15) == 1 ? COL_HIGHLIGHT :
4696                (ds->xtype && (ondiag0(y*cr+x) || ondiag1(y*cr+x))) ? COL_XDIAGONALS :
4697                COL_BACKGROUND));
4698
4699     /*
4700      * Draw the corners of thick lines in corner-adjacent squares,
4701      * which jut into this square by one pixel.
4702      */
4703     if (x > 0 && y > 0 && state->blocks->whichblock[y*cr+x] != state->blocks->whichblock[(y-1)*cr+x-1])
4704         draw_rect(dr, tx-GRIDEXTRA, ty-GRIDEXTRA, GRIDEXTRA, GRIDEXTRA, COL_GRID);
4705     if (x+1 < cr && y > 0 && state->blocks->whichblock[y*cr+x] != state->blocks->whichblock[(y-1)*cr+x+1])
4706         draw_rect(dr, tx+TILE_SIZE-1-2*GRIDEXTRA, ty-GRIDEXTRA, GRIDEXTRA, GRIDEXTRA, COL_GRID);
4707     if (x > 0 && y+1 < cr && state->blocks->whichblock[y*cr+x] != state->blocks->whichblock[(y+1)*cr+x-1])
4708         draw_rect(dr, tx-GRIDEXTRA, ty+TILE_SIZE-1-2*GRIDEXTRA, GRIDEXTRA, GRIDEXTRA, COL_GRID);
4709     if (x+1 < cr && y+1 < cr && state->blocks->whichblock[y*cr+x] != state->blocks->whichblock[(y+1)*cr+x+1])
4710         draw_rect(dr, tx+TILE_SIZE-1-2*GRIDEXTRA, ty+TILE_SIZE-1-2*GRIDEXTRA, GRIDEXTRA, GRIDEXTRA, COL_GRID);
4711
4712     /* pencil-mode highlight */
4713     if ((hl & 15) == 2) {
4714         int coords[6];
4715         coords[0] = cx;
4716         coords[1] = cy;
4717         coords[2] = cx+cw/2;
4718         coords[3] = cy;
4719         coords[4] = cx;
4720         coords[5] = cy+ch/2;
4721         draw_polygon(dr, coords, 3, COL_HIGHLIGHT, COL_HIGHLIGHT);
4722     }
4723
4724     if (state->kblocks) {
4725         int t = GRIDEXTRA * 3;
4726         int kl = cx - 1, kt = cy - 1, kr = cx + cw, kb = cy + ch;
4727         int has_left = 0, has_right = 0, has_top = 0, has_bottom = 0;
4728
4729         /*
4730          * First, draw the lines dividing this area from neighbouring
4731          * different areas.
4732          */
4733         if (x == 0 || state->kblocks->whichblock[y*cr+x] != state->kblocks->whichblock[y*cr+x-1])
4734             has_left = 1, kl += t;
4735         if (x+1 >= cr || state->kblocks->whichblock[y*cr+x] != state->kblocks->whichblock[y*cr+x+1])
4736             has_right = 1, kr -= t;
4737         if (y == 0 || state->kblocks->whichblock[y*cr+x] != state->kblocks->whichblock[(y-1)*cr+x])
4738             has_top = 1, kt += t;
4739         if (y+1 >= cr || state->kblocks->whichblock[y*cr+x] != state->kblocks->whichblock[(y+1)*cr+x])
4740             has_bottom = 1, kb -= t;
4741         if (has_top)
4742             draw_line(dr, kl, kt, kr, kt, col_killer);
4743         if (has_bottom)
4744             draw_line(dr, kl, kb, kr, kb, col_killer);
4745         if (has_left)
4746             draw_line(dr, kl, kt, kl, kb, col_killer);
4747         if (has_right)
4748             draw_line(dr, kr, kt, kr, kb, col_killer);
4749         /*
4750          * Now, take care of the corners (just as for the normal borders).
4751          * We only need a corner if there wasn't a full edge.
4752          */
4753         if (x > 0 && y > 0 && !has_left && !has_top
4754             && state->kblocks->whichblock[y*cr+x] != state->kblocks->whichblock[(y-1)*cr+x-1])
4755         {
4756             draw_line(dr, kl, kt + t, kl + t, kt + t, col_killer);
4757             draw_line(dr, kl + t, kt, kl + t, kt + t, col_killer);
4758         }
4759         if (x+1 < cr && y > 0 && !has_right && !has_top
4760             && state->kblocks->whichblock[y*cr+x] != state->kblocks->whichblock[(y-1)*cr+x+1])
4761         {
4762             draw_line(dr, cx + cw - t, kt + t, cx + cw, kt + t, col_killer);
4763             draw_line(dr, cx + cw - t, kt, cx + cw - t, kt + t, col_killer);
4764         }
4765         if (x > 0 && y+1 < cr && !has_left && !has_bottom
4766             && state->kblocks->whichblock[y*cr+x] != state->kblocks->whichblock[(y+1)*cr+x-1])
4767         {
4768             draw_line(dr, kl, cy + ch - t, kl + t, cy + ch - t, col_killer);
4769             draw_line(dr, kl + t, cy + ch - t, kl + t, cy + ch, col_killer);
4770         }
4771         if (x+1 < cr && y+1 < cr && !has_right && !has_bottom
4772             && state->kblocks->whichblock[y*cr+x] != state->kblocks->whichblock[(y+1)*cr+x+1])
4773         {
4774             draw_line(dr, cx + cw - t, cy + ch - t, cx + cw - t, cy + ch, col_killer);
4775             draw_line(dr, cx + cw - t, cy + ch - t, cx + cw, cy + ch - t, col_killer);
4776         }
4777
4778     }
4779
4780     if (state->killer && state->kgrid[y*cr+x]) {
4781         sprintf (str, "%d", state->kgrid[y*cr+x]);
4782         draw_text(dr, tx + GRIDEXTRA * 4, ty + GRIDEXTRA * 4 + TILE_SIZE/4,
4783                   FONT_VARIABLE, TILE_SIZE/4, ALIGN_VNORMAL | ALIGN_HLEFT,
4784                   col_killer, str);
4785     }
4786
4787     /* new number needs drawing? */
4788     if (state->grid[y*cr+x]) {
4789         str[1] = '\0';
4790         str[0] = state->grid[y*cr+x] + '0';
4791         if (str[0] > '9')
4792             str[0] += 'a' - ('9'+1);
4793         draw_text(dr, tx + TILE_SIZE/2, ty + TILE_SIZE/2,
4794                   FONT_VARIABLE, TILE_SIZE/2, ALIGN_VCENTRE | ALIGN_HCENTRE,
4795                   state->immutable[y*cr+x] ? COL_CLUE : (hl & 16) ? COL_ERROR : COL_USER, str);
4796     } else {
4797         int i, j, npencil;
4798         int pl, pr, pt, pb;
4799         float bestsize;
4800         int pw, ph, minph, pbest, fontsize;
4801
4802         /* Count the pencil marks required. */
4803         for (i = npencil = 0; i < cr; i++)
4804             if (state->pencil[(y*cr+x)*cr+i])
4805                 npencil++;
4806         if (npencil) {
4807
4808             minph = 2;
4809
4810             /*
4811              * Determine the bounding rectangle within which we're going
4812              * to put the pencil marks.
4813              */
4814             /* Start with the whole square */
4815             pl = tx + GRIDEXTRA;
4816             pr = pl + TILE_SIZE - GRIDEXTRA;
4817             pt = ty + GRIDEXTRA;
4818             pb = pt + TILE_SIZE - GRIDEXTRA;
4819             if (state->killer) {
4820                 /*
4821                  * Make space for the Killer cages. We do this
4822                  * unconditionally, for uniformity between squares,
4823                  * rather than making it depend on whether a Killer
4824                  * cage edge is actually present on any given side.
4825                  */
4826                 pl += GRIDEXTRA * 3;
4827                 pr -= GRIDEXTRA * 3;
4828                 pt += GRIDEXTRA * 3;
4829                 pb -= GRIDEXTRA * 3;
4830                 if (state->kgrid[y*cr+x] != 0) {
4831                     /* Make further space for the Killer number. */
4832                     pt += TILE_SIZE/4;
4833                     /* minph--; */
4834                 }
4835             }
4836
4837             /*
4838              * We arrange our pencil marks in a grid layout, with
4839              * the number of rows and columns adjusted to allow the
4840              * maximum font size.
4841              *
4842              * So now we work out what the grid size ought to be.
4843              */
4844             bestsize = 0.0;
4845             pbest = 0;
4846             /* Minimum */
4847             for (pw = 3; pw < max(npencil,4); pw++) {
4848                 float fw, fh, fs;
4849
4850                 ph = (npencil + pw - 1) / pw;
4851                 ph = max(ph, minph);
4852                 fw = (pr - pl) / (float)pw;
4853                 fh = (pb - pt) / (float)ph;
4854                 fs = min(fw, fh);
4855                 if (fs > bestsize) {
4856                     bestsize = fs;
4857                     pbest = pw;
4858                 }
4859             }
4860             assert(pbest > 0);
4861             pw = pbest;
4862             ph = (npencil + pw - 1) / pw;
4863             ph = max(ph, minph);
4864
4865             /*
4866              * Now we've got our grid dimensions, work out the pixel
4867              * size of a grid element, and round it to the nearest
4868              * pixel. (We don't want rounding errors to make the
4869              * grid look uneven at low pixel sizes.)
4870              */
4871             fontsize = min((pr - pl) / pw, (pb - pt) / ph);
4872
4873             /*
4874              * Centre the resulting figure in the square.
4875              */
4876             pl = tx + (TILE_SIZE - fontsize * pw) / 2;
4877             pt = ty + (TILE_SIZE - fontsize * ph) / 2;
4878
4879             /*
4880              * And move it down a bit if it's collided with the
4881              * Killer cage number.
4882              */
4883             if (state->killer && state->kgrid[y*cr+x] != 0) {
4884                 pt = max(pt, ty + GRIDEXTRA * 3 + TILE_SIZE/4);
4885             }
4886
4887             /*
4888              * Now actually draw the pencil marks.
4889              */
4890             for (i = j = 0; i < cr; i++)
4891                 if (state->pencil[(y*cr+x)*cr+i]) {
4892                     int dx = j % pw, dy = j / pw;
4893
4894                     str[1] = '\0';
4895                     str[0] = i + '1';
4896                     if (str[0] > '9')
4897                         str[0] += 'a' - ('9'+1);
4898                     draw_text(dr, pl + fontsize * (2*dx+1) / 2,
4899                               pt + fontsize * (2*dy+1) / 2,
4900                               FONT_VARIABLE, fontsize,
4901                               ALIGN_VCENTRE | ALIGN_HCENTRE, COL_PENCIL, str);
4902                     j++;
4903                 }
4904         }
4905     }
4906
4907     unclip(dr);
4908
4909     draw_update(dr, cx, cy, cw, ch);
4910
4911     ds->grid[y*cr+x] = state->grid[y*cr+x];
4912     memcpy(ds->pencil+(y*cr+x)*cr, state->pencil+(y*cr+x)*cr, cr);
4913     ds->hl[y*cr+x] = hl;
4914 }
4915
4916 static void game_redraw(drawing *dr, game_drawstate *ds, game_state *oldstate,
4917                         game_state *state, int dir, game_ui *ui,
4918                         float animtime, float flashtime)
4919 {
4920     int cr = state->cr;
4921     int x, y;
4922
4923     if (!ds->started) {
4924         /*
4925          * The initial contents of the window are not guaranteed
4926          * and can vary with front ends. To be on the safe side,
4927          * all games should start by drawing a big
4928          * background-colour rectangle covering the whole window.
4929          */
4930         draw_rect(dr, 0, 0, SIZE(cr), SIZE(cr), COL_BACKGROUND);
4931
4932         /*
4933          * Draw the grid. We draw it as a big thick rectangle of
4934          * COL_GRID initially; individual calls to draw_number()
4935          * will poke the right-shaped holes in it.
4936          */
4937         draw_rect(dr, BORDER-GRIDEXTRA, BORDER-GRIDEXTRA,
4938                   cr*TILE_SIZE+1+2*GRIDEXTRA, cr*TILE_SIZE+1+2*GRIDEXTRA,
4939                   COL_GRID);
4940     }
4941
4942     /*
4943      * This array is used to keep track of rows, columns and boxes
4944      * which contain a number more than once.
4945      */
4946     for (x = 0; x < cr * cr; x++)
4947         ds->entered_items[x] = 0;
4948     for (x = 0; x < cr; x++)
4949         for (y = 0; y < cr; y++) {
4950             digit d = state->grid[y*cr+x];
4951             if (d) {
4952                 int box = state->blocks->whichblock[y*cr+x];
4953                 ds->entered_items[x*cr+d-1] |= ((ds->entered_items[x*cr+d-1] & 1) << 1) | 1;
4954                 ds->entered_items[y*cr+d-1] |= ((ds->entered_items[y*cr+d-1] & 4) << 1) | 4;
4955                 ds->entered_items[box*cr+d-1] |= ((ds->entered_items[box*cr+d-1] & 16) << 1) | 16;
4956                 if (ds->xtype) {
4957                     if (ondiag0(y*cr+x))
4958                         ds->entered_items[d-1] |= ((ds->entered_items[d-1] & 64) << 1) | 64;
4959                     if (ondiag1(y*cr+x))
4960                         ds->entered_items[cr+d-1] |= ((ds->entered_items[cr+d-1] & 64) << 1) | 64;
4961                 }
4962             }
4963         }
4964
4965     /*
4966      * Draw any numbers which need redrawing.
4967      */
4968     for (x = 0; x < cr; x++) {
4969         for (y = 0; y < cr; y++) {
4970             int highlight = 0;
4971             digit d = state->grid[y*cr+x];
4972
4973             if (flashtime > 0 &&
4974                 (flashtime <= FLASH_TIME/3 ||
4975                  flashtime >= FLASH_TIME*2/3))
4976                 highlight = 1;
4977
4978             /* Highlight active input areas. */
4979             if (x == ui->hx && y == ui->hy && ui->hshow)
4980                 highlight = ui->hpencil ? 2 : 1;
4981
4982             /* Mark obvious errors (ie, numbers which occur more than once
4983              * in a single row, column, or box). */
4984             if (d && ((ds->entered_items[x*cr+d-1] & 2) ||
4985                       (ds->entered_items[y*cr+d-1] & 8) ||
4986                       (ds->entered_items[state->blocks->whichblock[y*cr+x]*cr+d-1] & 32) ||
4987                       (ds->xtype && ((ondiag0(y*cr+x) && (ds->entered_items[d-1] & 128)) ||
4988                                      (ondiag1(y*cr+x) && (ds->entered_items[cr+d-1] & 128))))))
4989                 highlight |= 16;
4990
4991             if (d && state->kblocks) {
4992                 int i, b = state->kblocks->whichblock[y*cr+x];
4993                 int n_squares = state->kblocks->nr_squares[b];
4994                 int sum = 0, clue = 0;
4995                 for (i = 0; i < n_squares; i++) {
4996                     int xy = state->kblocks->blocks[b][i];
4997                     if (state->grid[xy] == 0)
4998                         break;
4999
5000                     sum += state->grid[xy];
5001                     if (state->kgrid[xy]) {
5002                         assert(clue == 0);
5003                         clue = state->kgrid[xy];
5004                     }
5005                 }
5006
5007                 if (i == n_squares) {
5008                     assert(clue != 0);
5009                     if (sum != clue)
5010                         highlight |= 32;
5011                 }
5012             }
5013
5014             draw_number(dr, ds, state, x, y, highlight);
5015         }
5016     }
5017
5018     /*
5019      * Update the _entire_ grid if necessary.
5020      */
5021     if (!ds->started) {
5022         draw_update(dr, 0, 0, SIZE(cr), SIZE(cr));
5023         ds->started = TRUE;
5024     }
5025 }
5026
5027 static float game_anim_length(game_state *oldstate, game_state *newstate,
5028                               int dir, game_ui *ui)
5029 {
5030     return 0.0F;
5031 }
5032
5033 static float game_flash_length(game_state *oldstate, game_state *newstate,
5034                                int dir, game_ui *ui)
5035 {
5036     if (!oldstate->completed && newstate->completed &&
5037         !oldstate->cheated && !newstate->cheated)
5038         return FLASH_TIME;
5039     return 0.0F;
5040 }
5041
5042 static int game_timing_state(game_state *state, game_ui *ui)
5043 {
5044     if (state->completed)
5045         return FALSE;
5046     return TRUE;
5047 }
5048
5049 static void game_print_size(game_params *params, float *x, float *y)
5050 {
5051     int pw, ph;
5052
5053     /*
5054      * I'll use 9mm squares by default. They should be quite big
5055      * for this game, because players will want to jot down no end
5056      * of pencil marks in the squares.
5057      */
5058     game_compute_size(params, 900, &pw, &ph);
5059     *x = pw / 100.0F;
5060     *y = ph / 100.0F;
5061 }
5062
5063 /*
5064  * Subfunction to draw the thick lines between cells. In order to do
5065  * this using the line-drawing rather than rectangle-drawing API (so
5066  * as to get line thicknesses to scale correctly) and yet have
5067  * correctly mitred joins between lines, we must do this by tracing
5068  * the boundary of each sub-block and drawing it in one go as a
5069  * single polygon.
5070  *
5071  * This subfunction is also reused with thinner dotted lines to
5072  * outline the Killer cages, this time offsetting the outline toward
5073  * the interior of the affected squares.
5074  */
5075 static void outline_block_structure(drawing *dr, game_drawstate *ds,
5076                                     game_state *state,
5077                                     struct block_structure *blocks,
5078                                     int ink, int inset)
5079 {
5080     int cr = state->cr;
5081     int *coords;
5082     int bi, i, n;
5083     int x, y, dx, dy, sx, sy, sdx, sdy;
5084
5085     /*
5086      * Maximum perimeter of a k-omino is 2k+2. (Proof: start
5087      * with k unconnected squares, with total perimeter 4k.
5088      * Now repeatedly join two disconnected components
5089      * together into a larger one; every time you do so you
5090      * remove at least two unit edges, and you require k-1 of
5091      * these operations to create a single connected piece, so
5092      * you must have at most 4k-2(k-1) = 2k+2 unit edges left
5093      * afterwards.)
5094      */
5095     coords = snewn(4*cr+4, int);   /* 2k+2 points, 2 coords per point */
5096
5097     /*
5098      * Iterate over all the blocks.
5099      */
5100     for (bi = 0; bi < blocks->nr_blocks; bi++) {
5101         if (blocks->nr_squares[bi] == 0)
5102             continue;
5103
5104         /*
5105          * For each block, find a starting square within it
5106          * which has a boundary at the left.
5107          */
5108         for (i = 0; i < cr; i++) {
5109             int j = blocks->blocks[bi][i];
5110             if (j % cr == 0 || blocks->whichblock[j-1] != bi)
5111                 break;
5112         }
5113         assert(i < cr); /* every block must have _some_ leftmost square */
5114         x = blocks->blocks[bi][i] % cr;
5115         y = blocks->blocks[bi][i] / cr;
5116         dx = -1;
5117         dy = 0;
5118
5119         /*
5120          * Now begin tracing round the perimeter. At all
5121          * times, (x,y) describes some square within the
5122          * block, and (x+dx,y+dy) is some adjacent square
5123          * outside it; so the edge between those two squares
5124          * is always an edge of the block.
5125          */
5126         sx = x, sy = y, sdx = dx, sdy = dy;   /* save starting position */
5127         n = 0;
5128         do {
5129             int cx, cy, tx, ty, nin;
5130
5131             /*
5132              * Advance to the next edge, by looking at the two
5133              * squares beyond it. If they're both outside the block,
5134              * we turn right (by leaving x,y the same and rotating
5135              * dx,dy clockwise); if they're both inside, we turn
5136              * left (by rotating dx,dy anticlockwise and contriving
5137              * to leave x+dx,y+dy unchanged); if one of each, we go
5138              * straight on (and may enforce by assertion that
5139              * they're one of each the _right_ way round).
5140              */
5141             nin = 0;
5142             tx = x - dy + dx;
5143             ty = y + dx + dy;
5144             nin += (tx >= 0 && tx < cr && ty >= 0 && ty < cr &&
5145                     blocks->whichblock[ty*cr+tx] == bi);
5146             tx = x - dy;
5147             ty = y + dx;
5148             nin += (tx >= 0 && tx < cr && ty >= 0 && ty < cr &&
5149                     blocks->whichblock[ty*cr+tx] == bi);
5150             if (nin == 0) {
5151                 /*
5152                  * Turn right.
5153                  */
5154                 int tmp;
5155                 tmp = dx;
5156                 dx = -dy;
5157                 dy = tmp;
5158             } else if (nin == 2) {
5159                 /*
5160                  * Turn left.
5161                  */
5162                 int tmp;
5163
5164                 x += dx;
5165                 y += dy;
5166
5167                 tmp = dx;
5168                 dx = dy;
5169                 dy = -tmp;
5170
5171                 x -= dx;
5172                 y -= dy;
5173             } else {
5174                 /*
5175                  * Go straight on.
5176                  */
5177                 x -= dy;
5178                 y += dx;
5179             }
5180
5181             /*
5182              * Now enforce by assertion that we ended up
5183              * somewhere sensible.
5184              */
5185             assert(x >= 0 && x < cr && y >= 0 && y < cr &&
5186                    blocks->whichblock[y*cr+x] == bi);
5187             assert(x+dx < 0 || x+dx >= cr || y+dy < 0 || y+dy >= cr ||
5188                    blocks->whichblock[(y+dy)*cr+(x+dx)] != bi);
5189
5190             /*
5191              * Record the point we just went past at one end of the
5192              * edge. To do this, we translate (x,y) down and right
5193              * by half a unit (so they're describing a point in the
5194              * _centre_ of the square) and then translate back again
5195              * in a manner rotated by dy and dx.
5196              */
5197             assert(n < 2*cr+2);
5198             cx = ((2*x+1) + dy + dx) / 2;
5199             cy = ((2*y+1) - dx + dy) / 2;
5200             coords[2*n+0] = BORDER + cx * TILE_SIZE;
5201             coords[2*n+1] = BORDER + cy * TILE_SIZE;
5202             coords[2*n+0] -= dx * inset;
5203             coords[2*n+1] -= dy * inset;
5204             if (nin == 0) {
5205                 /*
5206                  * We turned right, so inset this corner back along
5207                  * the edge towards the centre of the square.
5208                  */
5209                 coords[2*n+0] -= dy * inset;
5210                 coords[2*n+1] += dx * inset;
5211             } else if (nin == 2) {
5212                 /*
5213                  * We turned left, so inset this corner further
5214                  * _out_ along the edge into the next square.
5215                  */
5216                 coords[2*n+0] += dy * inset;
5217                 coords[2*n+1] -= dx * inset;
5218             }
5219             n++;
5220
5221         } while (x != sx || y != sy || dx != sdx || dy != sdy);
5222
5223         /*
5224          * That's our polygon; now draw it.
5225          */
5226         draw_polygon(dr, coords, n, -1, ink);
5227     }
5228
5229     sfree(coords);
5230 }
5231
5232 static void game_print(drawing *dr, game_state *state, int tilesize)
5233 {
5234     int cr = state->cr;
5235     int ink = print_mono_colour(dr, 0);
5236     int x, y;
5237
5238     /* Ick: fake up `ds->tilesize' for macro expansion purposes */
5239     game_drawstate ads, *ds = &ads;
5240     game_set_size(dr, ds, NULL, tilesize);
5241
5242     /*
5243      * Border.
5244      */
5245     print_line_width(dr, 3 * TILE_SIZE / 40);
5246     draw_rect_outline(dr, BORDER, BORDER, cr*TILE_SIZE, cr*TILE_SIZE, ink);
5247
5248     /*
5249      * Highlight X-diagonal squares.
5250      */
5251     if (state->xtype) {
5252         int i;
5253         int xhighlight = print_grey_colour(dr, 0.90F);
5254
5255         for (i = 0; i < cr; i++)
5256             draw_rect(dr, BORDER + i*TILE_SIZE, BORDER + i*TILE_SIZE,
5257                       TILE_SIZE, TILE_SIZE, xhighlight);
5258         for (i = 0; i < cr; i++)
5259             if (i*2 != cr-1)  /* avoid redoing centre square, just for fun */
5260                 draw_rect(dr, BORDER + i*TILE_SIZE,
5261                           BORDER + (cr-1-i)*TILE_SIZE,
5262                           TILE_SIZE, TILE_SIZE, xhighlight);
5263     }
5264
5265     /*
5266      * Main grid.
5267      */
5268     for (x = 1; x < cr; x++) {
5269         print_line_width(dr, TILE_SIZE / 40);
5270         draw_line(dr, BORDER+x*TILE_SIZE, BORDER,
5271                   BORDER+x*TILE_SIZE, BORDER+cr*TILE_SIZE, ink);
5272     }
5273     for (y = 1; y < cr; y++) {
5274         print_line_width(dr, TILE_SIZE / 40);
5275         draw_line(dr, BORDER, BORDER+y*TILE_SIZE,
5276                   BORDER+cr*TILE_SIZE, BORDER+y*TILE_SIZE, ink);
5277     }
5278
5279     /*
5280      * Thick lines between cells.
5281      */
5282     print_line_width(dr, 3 * TILE_SIZE / 40);
5283     outline_block_structure(dr, ds, state, state->blocks, ink, 0);
5284
5285     /*
5286      * Killer cages and their totals.
5287      */
5288     if (state->kblocks) {
5289         print_line_width(dr, TILE_SIZE / 40);
5290         print_line_dotted(dr, TRUE);
5291         outline_block_structure(dr, ds, state, state->kblocks, ink,
5292                                 5 * TILE_SIZE / 40);
5293         print_line_dotted(dr, FALSE);
5294         for (y = 0; y < cr; y++)
5295             for (x = 0; x < cr; x++)
5296                 if (state->kgrid[y*cr+x]) {
5297                     char str[20];
5298                     sprintf(str, "%d", state->kgrid[y*cr+x]);
5299                     draw_text(dr,
5300                               BORDER+x*TILE_SIZE + 7*TILE_SIZE/40,
5301                               BORDER+y*TILE_SIZE + 16*TILE_SIZE/40,
5302                               FONT_VARIABLE, TILE_SIZE/4,
5303                               ALIGN_VNORMAL | ALIGN_HLEFT,
5304                               ink, str);
5305                 }
5306     }
5307
5308     /*
5309      * Standard (non-Killer) clue numbers.
5310      */
5311     for (y = 0; y < cr; y++)
5312         for (x = 0; x < cr; x++)
5313             if (state->grid[y*cr+x]) {
5314                 char str[2];
5315                 str[1] = '\0';
5316                 str[0] = state->grid[y*cr+x] + '0';
5317                 if (str[0] > '9')
5318                     str[0] += 'a' - ('9'+1);
5319                 draw_text(dr, BORDER + x*TILE_SIZE + TILE_SIZE/2,
5320                           BORDER + y*TILE_SIZE + TILE_SIZE/2,
5321                           FONT_VARIABLE, TILE_SIZE/2,
5322                           ALIGN_VCENTRE | ALIGN_HCENTRE, ink, str);
5323             }
5324 }
5325
5326 #ifdef COMBINED
5327 #define thegame solo
5328 #endif
5329
5330 const struct game thegame = {
5331     "Solo", "games.solo", "solo",
5332     default_params,
5333     game_fetch_preset,
5334     decode_params,
5335     encode_params,
5336     free_params,
5337     dup_params,
5338     TRUE, game_configure, custom_params,
5339     validate_params,
5340     new_game_desc,
5341     validate_desc,
5342     new_game,
5343     dup_game,
5344     free_game,
5345     TRUE, solve_game,
5346     TRUE, game_can_format_as_text_now, game_text_format,
5347     new_ui,
5348     free_ui,
5349     encode_ui,
5350     decode_ui,
5351     game_changed_state,
5352     interpret_move,
5353     execute_move,
5354     PREFERRED_TILE_SIZE, game_compute_size, game_set_size,
5355     game_colours,
5356     game_new_drawstate,
5357     game_free_drawstate,
5358     game_redraw,
5359     game_anim_length,
5360     game_flash_length,
5361     TRUE, FALSE, game_print_size, game_print,
5362     FALSE,                             /* wants_statusbar */
5363     FALSE, game_timing_state,
5364     REQUIRE_RBUTTON | REQUIRE_NUMPAD,  /* flags */
5365 };
5366
5367 #ifdef STANDALONE_SOLVER
5368
5369 int main(int argc, char **argv)
5370 {
5371     game_params *p;
5372     game_state *s;
5373     char *id = NULL, *desc, *err;
5374     int grade = FALSE;
5375     struct difficulty dlev;
5376
5377     while (--argc > 0) {
5378         char *p = *++argv;
5379         if (!strcmp(p, "-v")) {
5380             solver_show_working = TRUE;
5381         } else if (!strcmp(p, "-g")) {
5382             grade = TRUE;
5383         } else if (*p == '-') {
5384             fprintf(stderr, "%s: unrecognised option `%s'\n", argv[0], p);
5385             return 1;
5386         } else {
5387             id = p;
5388         }
5389     }
5390
5391     if (!id) {
5392         fprintf(stderr, "usage: %s [-g | -v] <game_id>\n", argv[0]);
5393         return 1;
5394     }
5395
5396     desc = strchr(id, ':');
5397     if (!desc) {
5398         fprintf(stderr, "%s: game id expects a colon in it\n", argv[0]);
5399         return 1;
5400     }
5401     *desc++ = '\0';
5402
5403     p = default_params();
5404     decode_params(p, id);
5405     err = validate_desc(p, desc);
5406     if (err) {
5407         fprintf(stderr, "%s: %s\n", argv[0], err);
5408         return 1;
5409     }
5410     s = new_game(NULL, p, desc);
5411
5412     dlev.maxdiff = DIFF_RECURSIVE;
5413     dlev.maxkdiff = DIFF_KINTERSECT;
5414     solver(s->cr, s->blocks, s->kblocks, s->xtype, s->grid, s->kgrid, &dlev);
5415     if (grade) {
5416         printf("Difficulty rating: %s\n",
5417                dlev.diff==DIFF_BLOCK ? "Trivial (blockwise positional elimination only)":
5418                dlev.diff==DIFF_SIMPLE ? "Basic (row/column/number elimination required)":
5419                dlev.diff==DIFF_INTERSECT ? "Intermediate (intersectional analysis required)":
5420                dlev.diff==DIFF_SET ? "Advanced (set elimination required)":
5421                dlev.diff==DIFF_EXTREME ? "Extreme (complex non-recursive techniques required)":
5422                dlev.diff==DIFF_RECURSIVE ? "Unreasonable (guesswork and backtracking required)":
5423                dlev.diff==DIFF_AMBIGUOUS ? "Ambiguous (multiple solutions exist)":
5424                dlev.diff==DIFF_IMPOSSIBLE ? "Impossible (no solution exists)":
5425                "INTERNAL ERROR: unrecognised difficulty code");
5426         if (p->killer)
5427             printf("Killer diffculty: %s\n",
5428                    dlev.kdiff==DIFF_KSINGLE ? "Trivial (single square cages only)":
5429                    dlev.kdiff==DIFF_KMINMAX ? "Simple (maximum sum analysis required)":
5430                    dlev.kdiff==DIFF_KSUMS ? "Intermediate (sum possibilities)":
5431                    dlev.kdiff==DIFF_KINTERSECT ? "Advanced (sum region intersections)":
5432                    "INTERNAL ERROR: unrecognised difficulty code");
5433     } else {
5434         printf("%s\n", grid_text_format(s->cr, s->blocks, s->xtype, s->grid));
5435     }
5436
5437     return 0;
5438 }
5439
5440 #endif
5441
5442 /* vim: set shiftwidth=4 tabstop=8: */