chiark / gitweb /
Improve the algorithm for figuring out where the number should be
[sgt-puzzles.git] / loopy.c
1 /*
2  * loopy.c:
3  *
4  * An implementation of the Nikoli game 'Loop the loop'.
5  * (c) Mike Pinna, 2005, 2006
6  * Substantially rewritten to allowing for more general types of grid.
7  * (c) Lambros Lambrou 2008
8  *
9  * vim: set shiftwidth=4 :set textwidth=80:
10  */
11
12 /*
13  * Possible future solver enhancements:
14  * 
15  *  - There's an interesting deductive technique which makes use
16  *    of topology rather than just graph theory. Each _face_ in
17  *    the grid is either inside or outside the loop; you can tell
18  *    that two faces are on the same side of the loop if they're
19  *    separated by a LINE_NO (or, more generally, by a path
20  *    crossing no LINE_UNKNOWNs and an even number of LINE_YESes),
21  *    and on the opposite side of the loop if they're separated by
22  *    a LINE_YES (or an odd number of LINE_YESes and no
23  *    LINE_UNKNOWNs). Oh, and any face separated from the outside
24  *    of the grid by a LINE_YES or a LINE_NO is on the inside or
25  *    outside respectively. So if you can track this for all
26  *    faces, you figure out the state of the line between a pair
27  *    once their relative insideness is known.
28  *     + The way I envisage this working is simply to keep an edsf
29  *       of all _faces_, which indicates whether they're on
30  *       opposite sides of the loop from one another. We also
31  *       include a special entry in the edsf for the infinite
32  *       exterior "face".
33  *     + So, the simple way to do this is to just go through the
34  *       edges: every time we see an edge in a state other than
35  *       LINE_UNKNOWN which separates two faces that aren't in the
36  *       same edsf class, we can rectify that by merging the
37  *       classes. Then, conversely, an edge in LINE_UNKNOWN state
38  *       which separates two faces that _are_ in the same edsf
39  *       class can immediately have its state determined.
40  *     + But you can go one better, if you're prepared to loop
41  *       over all _pairs_ of edges. Suppose we have edges A and B,
42  *       which respectively separate faces A1,A2 and B1,B2.
43  *       Suppose that A,B are in the same edge-edsf class and that
44  *       A1,B1 (wlog) are in the same face-edsf class; then we can
45  *       immediately place A2,B2 into the same face-edsf class (as
46  *       each other, not as A1 and A2) one way round or the other.
47  *       And conversely again, if A1,B1 are in the same face-edsf
48  *       class and so are A2,B2, then we can put A,B into the same
49  *       face-edsf class.
50  *        * Of course, this deduction requires a quadratic-time
51  *          loop over all pairs of edges in the grid, so it should
52  *          be reserved until there's nothing easier left to be
53  *          done.
54  * 
55  *  - The generalised grid support has made me (SGT) notice a
56  *    possible extension to the loop-avoidance code. When you have
57  *    a path of connected edges such that no other edges at all
58  *    are incident on any vertex in the middle of the path - or,
59  *    alternatively, such that any such edges are already known to
60  *    be LINE_NO - then you know those edges are either all
61  *    LINE_YES or all LINE_NO. Hence you can mentally merge the
62  *    entire path into a single long curly edge for the purposes
63  *    of loop avoidance, and look directly at whether or not the
64  *    extreme endpoints of the path are connected by some other
65  *    route. I find this coming up fairly often when I play on the
66  *    octagonal grid setting, so it might be worth implementing in
67  *    the solver.
68  *
69  *  - (Just a speed optimisation.)  Consider some todo list queue where every
70  *    time we modify something we mark it for consideration by other bits of
71  *    the solver, to save iteration over things that have already been done.
72  */
73
74 #include <stdio.h>
75 #include <stdlib.h>
76 #include <stddef.h>
77 #include <string.h>
78 #include <assert.h>
79 #include <ctype.h>
80 #include <math.h>
81
82 #include "puzzles.h"
83 #include "tree234.h"
84 #include "grid.h"
85
86 /* Debugging options */
87
88 /*
89 #define DEBUG_CACHES
90 #define SHOW_WORKING
91 #define DEBUG_DLINES
92 */
93
94 /* ----------------------------------------------------------------------
95  * Struct, enum and function declarations
96  */
97
98 enum {
99     COL_BACKGROUND,
100     COL_FOREGROUND,
101     COL_LINEUNKNOWN,
102     COL_HIGHLIGHT,
103     COL_MISTAKE,
104     COL_SATISFIED,
105     COL_FAINT,
106     NCOLOURS
107 };
108
109 struct game_state {
110     grid *game_grid;
111
112     /* Put -1 in a face that doesn't get a clue */
113     signed char *clues;
114
115     /* Array of line states, to store whether each line is
116      * YES, NO or UNKNOWN */
117     char *lines;
118
119     unsigned char *line_errors;
120
121     int solved;
122     int cheated;
123
124     /* Used in game_text_format(), so that it knows what type of
125      * grid it's trying to render as ASCII text. */
126     int grid_type;
127 };
128
129 enum solver_status {
130     SOLVER_SOLVED,    /* This is the only solution the solver could find */
131     SOLVER_MISTAKE,   /* This is definitely not a solution */
132     SOLVER_AMBIGUOUS, /* This _might_ be an ambiguous solution */
133     SOLVER_INCOMPLETE /* This may be a partial solution */
134 };
135
136 /* ------ Solver state ------ */
137 typedef struct solver_state {
138     game_state *state;
139     enum solver_status solver_status;
140     /* NB looplen is the number of dots that are joined together at a point, ie a
141      * looplen of 1 means there are no lines to a particular dot */
142     int *looplen;
143
144     /* Difficulty level of solver.  Used by solver functions that want to
145      * vary their behaviour depending on the requested difficulty level. */
146     int diff;
147
148     /* caches */
149     char *dot_yes_count;
150     char *dot_no_count;
151     char *face_yes_count;
152     char *face_no_count;
153     char *dot_solved, *face_solved;
154     int *dotdsf;
155
156     /* Information for Normal level deductions:
157      * For each dline, store a bitmask for whether we know:
158      * (bit 0) at least one is YES
159      * (bit 1) at most one is YES */
160     char *dlines;
161
162     /* Hard level information */
163     int *linedsf;
164 } solver_state;
165
166 /*
167  * Difficulty levels. I do some macro ickery here to ensure that my
168  * enum and the various forms of my name list always match up.
169  */
170
171 #define DIFFLIST(A) \
172     A(EASY,Easy,e) \
173     A(NORMAL,Normal,n) \
174     A(TRICKY,Tricky,t) \
175     A(HARD,Hard,h)
176 #define ENUM(upper,title,lower) DIFF_ ## upper,
177 #define TITLE(upper,title,lower) #title,
178 #define ENCODE(upper,title,lower) #lower
179 #define CONFIG(upper,title,lower) ":" #title
180 enum { DIFFLIST(ENUM) DIFF_MAX };
181 static char const *const diffnames[] = { DIFFLIST(TITLE) };
182 static char const diffchars[] = DIFFLIST(ENCODE);
183 #define DIFFCONFIG DIFFLIST(CONFIG)
184
185 /*
186  * Solver routines, sorted roughly in order of computational cost.
187  * The solver will run the faster deductions first, and slower deductions are
188  * only invoked when the faster deductions are unable to make progress.
189  * Each function is associated with a difficulty level, so that the generated
190  * puzzles are solvable by applying only the functions with the chosen
191  * difficulty level or lower.
192  */
193 #define SOLVERLIST(A) \
194     A(trivial_deductions, DIFF_EASY) \
195     A(dline_deductions, DIFF_NORMAL) \
196     A(linedsf_deductions, DIFF_HARD) \
197     A(loop_deductions, DIFF_EASY)
198 #define SOLVER_FN_DECL(fn,diff) static int fn(solver_state *);
199 #define SOLVER_FN(fn,diff) &fn,
200 #define SOLVER_DIFF(fn,diff) diff,
201 SOLVERLIST(SOLVER_FN_DECL)
202 static int (*(solver_fns[]))(solver_state *) = { SOLVERLIST(SOLVER_FN) };
203 static int const solver_diffs[] = { SOLVERLIST(SOLVER_DIFF) };
204 const int NUM_SOLVERS = sizeof(solver_diffs)/sizeof(*solver_diffs);
205
206 struct game_params {
207     int w, h;
208     int diff;
209     int type;
210
211     /* Grid generation is expensive, so keep a (ref-counted) reference to the
212      * grid for these parameters, and only generate when required. */
213     grid *game_grid;
214 };
215
216 /* line_drawstate is the same as line_state, but with the extra ERROR
217  * possibility.  The drawing code copies line_state to line_drawstate,
218  * except in the case that the line is an error. */
219 enum line_state { LINE_YES, LINE_UNKNOWN, LINE_NO };
220 enum line_drawstate { DS_LINE_YES, DS_LINE_UNKNOWN,
221                       DS_LINE_NO, DS_LINE_ERROR };
222
223 #define OPP(line_state) \
224     (2 - line_state)
225
226
227 struct game_drawstate {
228     int started;
229     int tilesize;
230     int flashing;
231     int *textx, *texty;
232     char *lines;
233     char *clue_error;
234     char *clue_satisfied;
235 };
236
237 static char *validate_desc(game_params *params, char *desc);
238 static int dot_order(const game_state* state, int i, char line_type);
239 static int face_order(const game_state* state, int i, char line_type);
240 static solver_state *solve_game_rec(const solver_state *sstate);
241
242 #ifdef DEBUG_CACHES
243 static void check_caches(const solver_state* sstate);
244 #else
245 #define check_caches(s)
246 #endif
247
248 /* ------- List of grid generators ------- */
249 #define GRIDLIST(A) \
250     A(Squares,grid_new_square,3,3) \
251     A(Triangular,grid_new_triangular,3,3) \
252     A(Honeycomb,grid_new_honeycomb,3,3) \
253     A(Snub-Square,grid_new_snubsquare,3,3) \
254     A(Cairo,grid_new_cairo,3,4) \
255     A(Great-Hexagonal,grid_new_greathexagonal,3,3) \
256     A(Octagonal,grid_new_octagonal,3,3) \
257     A(Kites,grid_new_kites,3,3) \
258     A(Floret,grid_new_floret,1,2) \
259     A(Dodecagonal,grid_new_dodecagonal,2,2) \
260     A(Great-Dodecagonal,grid_new_greatdodecagonal,2,2)
261
262 #define GRID_NAME(title,fn,amin,omin) #title,
263 #define GRID_CONFIG(title,fn,amin,omin) ":" #title
264 #define GRID_FN(title,fn,amin,omin) &fn,
265 #define GRID_SIZES(title,fn,amin,omin) \
266     {amin, omin, \
267      "Width and height for this grid type must both be at least " #amin, \
268      "At least one of width and height for this grid type must be at least " #omin,},
269 static char const *const gridnames[] = { GRIDLIST(GRID_NAME) };
270 #define GRID_CONFIGS GRIDLIST(GRID_CONFIG)
271 static grid * (*(grid_fns[]))(int w, int h) = { GRIDLIST(GRID_FN) };
272 #define NUM_GRID_TYPES (sizeof(grid_fns) / sizeof(grid_fns[0]))
273 static const struct {
274     int amin, omin;
275     char *aerr, *oerr;
276 } grid_size_limits[] = { GRIDLIST(GRID_SIZES) };
277
278 /* Generates a (dynamically allocated) new grid, according to the
279  * type and size requested in params.  Does nothing if the grid is already
280  * generated.  The allocated grid is owned by the params object, and will be
281  * freed in free_params(). */
282 static void params_generate_grid(game_params *params)
283 {
284     if (!params->game_grid) {
285         params->game_grid = grid_fns[params->type](params->w, params->h);
286     }
287 }
288
289 /* ----------------------------------------------------------------------
290  * Preprocessor magic
291  */
292
293 /* General constants */
294 #define PREFERRED_TILE_SIZE 32
295 #define BORDER(tilesize) ((tilesize) / 2)
296 #define FLASH_TIME 0.5F
297
298 #define BIT_SET(field, bit) ((field) & (1<<(bit)))
299
300 #define SET_BIT(field, bit)  (BIT_SET(field, bit) ? FALSE : \
301                               ((field) |= (1<<(bit)), TRUE))
302
303 #define CLEAR_BIT(field, bit) (BIT_SET(field, bit) ? \
304                                ((field) &= ~(1<<(bit)), TRUE) : FALSE)
305
306 #define CLUE2CHAR(c) \
307     ((c < 0) ? ' ' : c < 10 ? c + '0' : c - 10 + 'A')
308
309 /* ----------------------------------------------------------------------
310  * General struct manipulation and other straightforward code
311  */
312
313 static game_state *dup_game(game_state *state)
314 {
315     game_state *ret = snew(game_state);
316
317     ret->game_grid = state->game_grid;
318     ret->game_grid->refcount++;
319
320     ret->solved = state->solved;
321     ret->cheated = state->cheated;
322
323     ret->clues = snewn(state->game_grid->num_faces, signed char);
324     memcpy(ret->clues, state->clues, state->game_grid->num_faces);
325
326     ret->lines = snewn(state->game_grid->num_edges, char);
327     memcpy(ret->lines, state->lines, state->game_grid->num_edges);
328
329     ret->line_errors = snewn(state->game_grid->num_edges, unsigned char);
330     memcpy(ret->line_errors, state->line_errors, state->game_grid->num_edges);
331
332     ret->grid_type = state->grid_type;
333     return ret;
334 }
335
336 static void free_game(game_state *state)
337 {
338     if (state) {
339         grid_free(state->game_grid);
340         sfree(state->clues);
341         sfree(state->lines);
342         sfree(state->line_errors);
343         sfree(state);
344     }
345 }
346
347 static solver_state *new_solver_state(game_state *state, int diff) {
348     int i;
349     int num_dots = state->game_grid->num_dots;
350     int num_faces = state->game_grid->num_faces;
351     int num_edges = state->game_grid->num_edges;
352     solver_state *ret = snew(solver_state);
353
354     ret->state = dup_game(state);
355
356     ret->solver_status = SOLVER_INCOMPLETE;
357     ret->diff = diff;
358
359     ret->dotdsf = snew_dsf(num_dots);
360     ret->looplen = snewn(num_dots, int);
361
362     for (i = 0; i < num_dots; i++) {
363         ret->looplen[i] = 1;
364     }
365
366     ret->dot_solved = snewn(num_dots, char);
367     ret->face_solved = snewn(num_faces, char);
368     memset(ret->dot_solved, FALSE, num_dots);
369     memset(ret->face_solved, FALSE, num_faces);
370
371     ret->dot_yes_count = snewn(num_dots, char);
372     memset(ret->dot_yes_count, 0, num_dots);
373     ret->dot_no_count = snewn(num_dots, char);
374     memset(ret->dot_no_count, 0, num_dots);
375     ret->face_yes_count = snewn(num_faces, char);
376     memset(ret->face_yes_count, 0, num_faces);
377     ret->face_no_count = snewn(num_faces, char);
378     memset(ret->face_no_count, 0, num_faces);
379
380     if (diff < DIFF_NORMAL) {
381         ret->dlines = NULL;
382     } else {
383         ret->dlines = snewn(2*num_edges, char);
384         memset(ret->dlines, 0, 2*num_edges);
385     }
386
387     if (diff < DIFF_HARD) {
388         ret->linedsf = NULL;
389     } else {
390         ret->linedsf = snew_dsf(state->game_grid->num_edges);
391     }
392
393     return ret;
394 }
395
396 static void free_solver_state(solver_state *sstate) {
397     if (sstate) {
398         free_game(sstate->state);
399         sfree(sstate->dotdsf);
400         sfree(sstate->looplen);
401         sfree(sstate->dot_solved);
402         sfree(sstate->face_solved);
403         sfree(sstate->dot_yes_count);
404         sfree(sstate->dot_no_count);
405         sfree(sstate->face_yes_count);
406         sfree(sstate->face_no_count);
407
408         /* OK, because sfree(NULL) is a no-op */
409         sfree(sstate->dlines);
410         sfree(sstate->linedsf);
411
412         sfree(sstate);
413     }
414 }
415
416 static solver_state *dup_solver_state(const solver_state *sstate) {
417     game_state *state = sstate->state;
418     int num_dots = state->game_grid->num_dots;
419     int num_faces = state->game_grid->num_faces;
420     int num_edges = state->game_grid->num_edges;
421     solver_state *ret = snew(solver_state);
422
423     ret->state = state = dup_game(sstate->state);
424
425     ret->solver_status = sstate->solver_status;
426     ret->diff = sstate->diff;
427
428     ret->dotdsf = snewn(num_dots, int);
429     ret->looplen = snewn(num_dots, int);
430     memcpy(ret->dotdsf, sstate->dotdsf,
431            num_dots * sizeof(int));
432     memcpy(ret->looplen, sstate->looplen,
433            num_dots * sizeof(int));
434
435     ret->dot_solved = snewn(num_dots, char);
436     ret->face_solved = snewn(num_faces, char);
437     memcpy(ret->dot_solved, sstate->dot_solved, num_dots);
438     memcpy(ret->face_solved, sstate->face_solved, num_faces);
439
440     ret->dot_yes_count = snewn(num_dots, char);
441     memcpy(ret->dot_yes_count, sstate->dot_yes_count, num_dots);
442     ret->dot_no_count = snewn(num_dots, char);
443     memcpy(ret->dot_no_count, sstate->dot_no_count, num_dots);
444
445     ret->face_yes_count = snewn(num_faces, char);
446     memcpy(ret->face_yes_count, sstate->face_yes_count, num_faces);
447     ret->face_no_count = snewn(num_faces, char);
448     memcpy(ret->face_no_count, sstate->face_no_count, num_faces);
449
450     if (sstate->dlines) {
451         ret->dlines = snewn(2*num_edges, char);
452         memcpy(ret->dlines, sstate->dlines,
453                2*num_edges);
454     } else {
455         ret->dlines = NULL;
456     }
457
458     if (sstate->linedsf) {
459         ret->linedsf = snewn(num_edges, int);
460         memcpy(ret->linedsf, sstate->linedsf,
461                num_edges * sizeof(int));
462     } else {
463         ret->linedsf = NULL;
464     }
465
466     return ret;
467 }
468
469 static game_params *default_params(void)
470 {
471     game_params *ret = snew(game_params);
472
473 #ifdef SLOW_SYSTEM
474     ret->h = 7;
475     ret->w = 7;
476 #else
477     ret->h = 10;
478     ret->w = 10;
479 #endif
480     ret->diff = DIFF_EASY;
481     ret->type = 0;
482
483     ret->game_grid = NULL;
484
485     return ret;
486 }
487
488 static game_params *dup_params(game_params *params)
489 {
490     game_params *ret = snew(game_params);
491
492     *ret = *params;                       /* structure copy */
493     if (ret->game_grid) {
494         ret->game_grid->refcount++;
495     }
496     return ret;
497 }
498
499 static const game_params presets[] = {
500 #ifdef SMALL_SCREEN
501     {  7,  7, DIFF_EASY, 0, NULL },
502     {  7,  7, DIFF_NORMAL, 0, NULL },
503     {  7,  7, DIFF_HARD, 0, NULL },
504     {  7,  7, DIFF_HARD, 1, NULL },
505     {  7,  7, DIFF_HARD, 2, NULL },
506     {  5,  5, DIFF_HARD, 3, NULL },
507     {  7,  7, DIFF_HARD, 4, NULL },
508     {  5,  4, DIFF_HARD, 5, NULL },
509     {  5,  5, DIFF_HARD, 6, NULL },
510     {  5,  5, DIFF_HARD, 7, NULL },
511     {  3,  3, DIFF_HARD, 8, NULL },
512     {  3,  3, DIFF_HARD, 9, NULL },
513     {  3,  3, DIFF_HARD, 10, NULL },
514 #else
515     {  7,  7, DIFF_EASY, 0, NULL },
516     {  10,  10, DIFF_EASY, 0, NULL },
517     {  7,  7, DIFF_NORMAL, 0, NULL },
518     {  10,  10, DIFF_NORMAL, 0, NULL },
519     {  7,  7, DIFF_HARD, 0, NULL },
520     {  10,  10, DIFF_HARD, 0, NULL },
521     {  10,  10, DIFF_HARD, 1, NULL },
522     {  12,  10, DIFF_HARD, 2, NULL },
523     {  7,  7, DIFF_HARD, 3, NULL },
524     {  9,  9, DIFF_HARD, 4, NULL },
525     {  5,  4, DIFF_HARD, 5, NULL },
526     {  7,  7, DIFF_HARD, 6, NULL },
527     {  5,  5, DIFF_HARD, 7, NULL },
528     {  5,  5, DIFF_HARD, 8, NULL },
529     {  5,  4, DIFF_HARD, 9, NULL },
530     {  5,  4, DIFF_HARD, 10, NULL },
531 #endif
532 };
533
534 static int game_fetch_preset(int i, char **name, game_params **params)
535 {
536     game_params *tmppar;
537     char buf[80];
538
539     if (i < 0 || i >= lenof(presets))
540         return FALSE;
541
542     tmppar = snew(game_params);
543     *tmppar = presets[i];
544     *params = tmppar;
545     sprintf(buf, "%dx%d %s - %s", tmppar->h, tmppar->w,
546             gridnames[tmppar->type], diffnames[tmppar->diff]);
547     *name = dupstr(buf);
548
549     return TRUE;
550 }
551
552 static void free_params(game_params *params)
553 {
554     if (params->game_grid) {
555         grid_free(params->game_grid);
556     }
557     sfree(params);
558 }
559
560 static void decode_params(game_params *params, char const *string)
561 {
562     if (params->game_grid) {
563         grid_free(params->game_grid);
564         params->game_grid = NULL;
565     }
566     params->h = params->w = atoi(string);
567     params->diff = DIFF_EASY;
568     while (*string && isdigit((unsigned char)*string)) string++;
569     if (*string == 'x') {
570         string++;
571         params->h = atoi(string);
572         while (*string && isdigit((unsigned char)*string)) string++;
573     }
574     if (*string == 't') {
575         string++;
576         params->type = atoi(string);
577         while (*string && isdigit((unsigned char)*string)) string++;
578     }
579     if (*string == 'd') {
580         int i;
581         string++;
582         for (i = 0; i < DIFF_MAX; i++)
583             if (*string == diffchars[i])
584                 params->diff = i;
585         if (*string) string++;
586     }
587 }
588
589 static char *encode_params(game_params *params, int full)
590 {
591     char str[80];
592     sprintf(str, "%dx%dt%d", params->w, params->h, params->type);
593     if (full)
594         sprintf(str + strlen(str), "d%c", diffchars[params->diff]);
595     return dupstr(str);
596 }
597
598 static config_item *game_configure(game_params *params)
599 {
600     config_item *ret;
601     char buf[80];
602
603     ret = snewn(5, config_item);
604
605     ret[0].name = "Width";
606     ret[0].type = C_STRING;
607     sprintf(buf, "%d", params->w);
608     ret[0].sval = dupstr(buf);
609     ret[0].ival = 0;
610
611     ret[1].name = "Height";
612     ret[1].type = C_STRING;
613     sprintf(buf, "%d", params->h);
614     ret[1].sval = dupstr(buf);
615     ret[1].ival = 0;
616
617     ret[2].name = "Grid type";
618     ret[2].type = C_CHOICES;
619     ret[2].sval = GRID_CONFIGS;
620     ret[2].ival = params->type;
621
622     ret[3].name = "Difficulty";
623     ret[3].type = C_CHOICES;
624     ret[3].sval = DIFFCONFIG;
625     ret[3].ival = params->diff;
626
627     ret[4].name = NULL;
628     ret[4].type = C_END;
629     ret[4].sval = NULL;
630     ret[4].ival = 0;
631
632     return ret;
633 }
634
635 static game_params *custom_params(config_item *cfg)
636 {
637     game_params *ret = snew(game_params);
638
639     ret->w = atoi(cfg[0].sval);
640     ret->h = atoi(cfg[1].sval);
641     ret->type = cfg[2].ival;
642     ret->diff = cfg[3].ival;
643
644     ret->game_grid = NULL;
645     return ret;
646 }
647
648 static char *validate_params(game_params *params, int full)
649 {
650     if (params->type < 0 || params->type >= NUM_GRID_TYPES)
651         return "Illegal grid type";
652     if (params->w < grid_size_limits[params->type].amin ||
653         params->h < grid_size_limits[params->type].amin)
654         return grid_size_limits[params->type].aerr;
655     if (params->w < grid_size_limits[params->type].omin &&
656         params->h < grid_size_limits[params->type].omin)
657         return grid_size_limits[params->type].oerr;
658
659     /*
660      * This shouldn't be able to happen at all, since decode_params
661      * and custom_params will never generate anything that isn't
662      * within range.
663      */
664     assert(params->diff < DIFF_MAX);
665
666     return NULL;
667 }
668
669 /* Returns a newly allocated string describing the current puzzle */
670 static char *state_to_text(const game_state *state)
671 {
672     grid *g = state->game_grid;
673     char *retval;
674     int num_faces = g->num_faces;
675     char *description = snewn(num_faces + 1, char);
676     char *dp = description;
677     int empty_count = 0;
678     int i;
679
680     for (i = 0; i < num_faces; i++) {
681         if (state->clues[i] < 0) {
682             if (empty_count > 25) {
683                 dp += sprintf(dp, "%c", (int)(empty_count + 'a' - 1));
684                 empty_count = 0;
685             }
686             empty_count++;
687         } else {
688             if (empty_count) {
689                 dp += sprintf(dp, "%c", (int)(empty_count + 'a' - 1));
690                 empty_count = 0;
691             }
692             dp += sprintf(dp, "%c", (int)CLUE2CHAR(state->clues[i]));
693         }
694     }
695
696     if (empty_count)
697         dp += sprintf(dp, "%c", (int)(empty_count + 'a' - 1));
698
699     retval = dupstr(description);
700     sfree(description);
701
702     return retval;
703 }
704
705 /* We require that the params pass the test in validate_params and that the
706  * description fills the entire game area */
707 static char *validate_desc(game_params *params, char *desc)
708 {
709     int count = 0;
710     grid *g;
711     params_generate_grid(params);
712     g = params->game_grid;
713
714     for (; *desc; ++desc) {
715         if ((*desc >= '0' && *desc <= '9') || (*desc >= 'A' && *desc <= 'Z')) {
716             count++;
717             continue;
718         }
719         if (*desc >= 'a') {
720             count += *desc - 'a' + 1;
721             continue;
722         }
723         return "Unknown character in description";
724     }
725
726     if (count < g->num_faces)
727         return "Description too short for board size";
728     if (count > g->num_faces)
729         return "Description too long for board size";
730
731     return NULL;
732 }
733
734 /* Sums the lengths of the numbers in range [0,n) */
735 /* See equivalent function in solo.c for justification of this. */
736 static int len_0_to_n(int n)
737 {
738     int len = 1; /* Counting 0 as a bit of a special case */
739     int i;
740
741     for (i = 1; i < n; i *= 10) {
742         len += max(n - i, 0);
743     }
744
745     return len;
746 }
747
748 static char *encode_solve_move(const game_state *state)
749 {
750     int len;
751     char *ret, *p;
752     int i;
753     int num_edges = state->game_grid->num_edges;
754
755     /* This is going to return a string representing the moves needed to set
756      * every line in a grid to be the same as the ones in 'state'.  The exact
757      * length of this string is predictable. */
758
759     len = 1;  /* Count the 'S' prefix */
760     /* Numbers in all lines */
761     len += len_0_to_n(num_edges);
762     /* For each line we also have a letter */
763     len += num_edges;
764
765     ret = snewn(len + 1, char);
766     p = ret;
767
768     p += sprintf(p, "S");
769
770     for (i = 0; i < num_edges; i++) {
771         switch (state->lines[i]) {
772           case LINE_YES:
773             p += sprintf(p, "%dy", i);
774             break;
775           case LINE_NO:
776             p += sprintf(p, "%dn", i);
777             break;
778         }
779     }
780
781     /* No point in doing sums like that if they're going to be wrong */
782     assert(strlen(ret) <= (size_t)len);
783     return ret;
784 }
785
786 static game_ui *new_ui(game_state *state)
787 {
788     return NULL;
789 }
790
791 static void free_ui(game_ui *ui)
792 {
793 }
794
795 static char *encode_ui(game_ui *ui)
796 {
797     return NULL;
798 }
799
800 static void decode_ui(game_ui *ui, char *encoding)
801 {
802 }
803
804 static void game_changed_state(game_ui *ui, game_state *oldstate,
805                                game_state *newstate)
806 {
807 }
808
809 static void game_compute_size(game_params *params, int tilesize,
810                               int *x, int *y)
811 {
812     grid *g;
813     int grid_width, grid_height, rendered_width, rendered_height;
814
815     params_generate_grid(params);
816     g = params->game_grid;
817     grid_width = g->highest_x - g->lowest_x;
818     grid_height = g->highest_y - g->lowest_y;
819     /* multiply first to minimise rounding error on integer division */
820     rendered_width = grid_width * tilesize / g->tilesize;
821     rendered_height = grid_height * tilesize / g->tilesize;
822     *x = rendered_width + 2 * BORDER(tilesize) + 1;
823     *y = rendered_height + 2 * BORDER(tilesize) + 1;
824 }
825
826 static void game_set_size(drawing *dr, game_drawstate *ds,
827                           game_params *params, int tilesize)
828 {
829     ds->tilesize = tilesize;
830 }
831
832 static float *game_colours(frontend *fe, int *ncolours)
833 {
834     float *ret = snewn(4 * NCOLOURS, float);
835
836     frontend_default_colour(fe, &ret[COL_BACKGROUND * 3]);
837
838     ret[COL_FOREGROUND * 3 + 0] = 0.0F;
839     ret[COL_FOREGROUND * 3 + 1] = 0.0F;
840     ret[COL_FOREGROUND * 3 + 2] = 0.0F;
841
842     ret[COL_LINEUNKNOWN * 3 + 0] = 0.8F;
843     ret[COL_LINEUNKNOWN * 3 + 1] = 0.8F;
844     ret[COL_LINEUNKNOWN * 3 + 2] = 0.0F;
845
846     ret[COL_HIGHLIGHT * 3 + 0] = 1.0F;
847     ret[COL_HIGHLIGHT * 3 + 1] = 1.0F;
848     ret[COL_HIGHLIGHT * 3 + 2] = 1.0F;
849
850     ret[COL_MISTAKE * 3 + 0] = 1.0F;
851     ret[COL_MISTAKE * 3 + 1] = 0.0F;
852     ret[COL_MISTAKE * 3 + 2] = 0.0F;
853
854     ret[COL_SATISFIED * 3 + 0] = 0.0F;
855     ret[COL_SATISFIED * 3 + 1] = 0.0F;
856     ret[COL_SATISFIED * 3 + 2] = 0.0F;
857
858     /* We want the faint lines to be a bit darker than the background.
859      * Except if the background is pretty dark already; then it ought to be a
860      * bit lighter.  Oy vey.
861      */
862     ret[COL_FAINT * 3 + 0] = ret[COL_BACKGROUND * 3 + 0] * 0.9F;
863     ret[COL_FAINT * 3 + 1] = ret[COL_BACKGROUND * 3 + 1] * 0.9F;
864     ret[COL_FAINT * 3 + 2] = ret[COL_BACKGROUND * 3 + 2] * 0.9F;
865
866     *ncolours = NCOLOURS;
867     return ret;
868 }
869
870 static game_drawstate *game_new_drawstate(drawing *dr, game_state *state)
871 {
872     struct game_drawstate *ds = snew(struct game_drawstate);
873     int num_faces = state->game_grid->num_faces;
874     int num_edges = state->game_grid->num_edges;
875     int i;
876
877     ds->tilesize = 0;
878     ds->started = 0;
879     ds->lines = snewn(num_edges, char);
880     ds->clue_error = snewn(num_faces, char);
881     ds->clue_satisfied = snewn(num_faces, char);
882     ds->textx = snewn(num_faces, int);
883     ds->texty = snewn(num_faces, int);
884     ds->flashing = 0;
885
886     memset(ds->lines, LINE_UNKNOWN, num_edges);
887     memset(ds->clue_error, 0, num_faces);
888     memset(ds->clue_satisfied, 0, num_faces);
889     for (i = 0; i < num_faces; i++)
890         ds->textx[i] = ds->texty[i] = -1;
891
892     return ds;
893 }
894
895 static void game_free_drawstate(drawing *dr, game_drawstate *ds)
896 {
897     sfree(ds->clue_error);
898     sfree(ds->clue_satisfied);
899     sfree(ds->lines);
900     sfree(ds);
901 }
902
903 static int game_timing_state(game_state *state, game_ui *ui)
904 {
905     return TRUE;
906 }
907
908 static float game_anim_length(game_state *oldstate, game_state *newstate,
909                               int dir, game_ui *ui)
910 {
911     return 0.0F;
912 }
913
914 static int game_can_format_as_text_now(game_params *params)
915 {
916     if (params->type != 0)
917         return FALSE;
918     return TRUE;
919 }
920
921 static char *game_text_format(game_state *state)
922 {
923     int w, h, W, H;
924     int x, y, i;
925     int cell_size;
926     char *ret;
927     grid *g = state->game_grid;
928     grid_face *f;
929
930     assert(state->grid_type == 0);
931
932     /* Work out the basic size unit */
933     f = g->faces; /* first face */
934     assert(f->order == 4);
935     /* The dots are ordered clockwise, so the two opposite
936      * corners are guaranteed to span the square */
937     cell_size = abs(f->dots[0]->x - f->dots[2]->x);
938
939     w = (g->highest_x - g->lowest_x) / cell_size;
940     h = (g->highest_y - g->lowest_y) / cell_size;
941
942     /* Create a blank "canvas" to "draw" on */
943     W = 2 * w + 2;
944     H = 2 * h + 1;
945     ret = snewn(W * H + 1, char);
946     for (y = 0; y < H; y++) {
947         for (x = 0; x < W-1; x++) {
948             ret[y*W + x] = ' ';
949         }
950         ret[y*W + W-1] = '\n';
951     }
952     ret[H*W] = '\0';
953
954     /* Fill in edge info */
955     for (i = 0; i < g->num_edges; i++) {
956         grid_edge *e = g->edges + i;
957         /* Cell coordinates, from (0,0) to (w-1,h-1) */
958         int x1 = (e->dot1->x - g->lowest_x) / cell_size;
959         int x2 = (e->dot2->x - g->lowest_x) / cell_size;
960         int y1 = (e->dot1->y - g->lowest_y) / cell_size;
961         int y2 = (e->dot2->y - g->lowest_y) / cell_size;
962         /* Midpoint, in canvas coordinates (canvas coordinates are just twice
963          * cell coordinates) */
964         x = x1 + x2;
965         y = y1 + y2;
966         switch (state->lines[i]) {
967           case LINE_YES:
968             ret[y*W + x] = (y1 == y2) ? '-' : '|';
969             break;
970           case LINE_NO:
971             ret[y*W + x] = 'x';
972             break;
973           case LINE_UNKNOWN:
974             break; /* already a space */
975           default:
976             assert(!"Illegal line state");
977         }
978     }
979
980     /* Fill in clues */
981     for (i = 0; i < g->num_faces; i++) {
982         int x1, x2, y1, y2;
983
984         f = g->faces + i;
985         assert(f->order == 4);
986         /* Cell coordinates, from (0,0) to (w-1,h-1) */
987         x1 = (f->dots[0]->x - g->lowest_x) / cell_size;
988         x2 = (f->dots[2]->x - g->lowest_x) / cell_size;
989         y1 = (f->dots[0]->y - g->lowest_y) / cell_size;
990         y2 = (f->dots[2]->y - g->lowest_y) / cell_size;
991         /* Midpoint, in canvas coordinates */
992         x = x1 + x2;
993         y = y1 + y2;
994         ret[y*W + x] = CLUE2CHAR(state->clues[i]);
995     }
996     return ret;
997 }
998
999 /* ----------------------------------------------------------------------
1000  * Debug code
1001  */
1002
1003 #ifdef DEBUG_CACHES
1004 static void check_caches(const solver_state* sstate)
1005 {
1006     int i;
1007     const game_state *state = sstate->state;
1008     const grid *g = state->game_grid;
1009
1010     for (i = 0; i < g->num_dots; i++) {
1011         assert(dot_order(state, i, LINE_YES) == sstate->dot_yes_count[i]);
1012         assert(dot_order(state, i, LINE_NO) == sstate->dot_no_count[i]);
1013     }
1014
1015     for (i = 0; i < g->num_faces; i++) {
1016         assert(face_order(state, i, LINE_YES) == sstate->face_yes_count[i]);
1017         assert(face_order(state, i, LINE_NO) == sstate->face_no_count[i]);
1018     }
1019 }
1020
1021 #if 0
1022 #define check_caches(s) \
1023     do { \
1024         fprintf(stderr, "check_caches at line %d\n", __LINE__); \
1025         check_caches(s); \
1026     } while (0)
1027 #endif
1028 #endif /* DEBUG_CACHES */
1029
1030 /* ----------------------------------------------------------------------
1031  * Solver utility functions
1032  */
1033
1034 /* Sets the line (with index i) to the new state 'line_new', and updates
1035  * the cached counts of any affected faces and dots.
1036  * Returns TRUE if this actually changed the line's state. */
1037 static int solver_set_line(solver_state *sstate, int i,
1038                            enum line_state line_new
1039 #ifdef SHOW_WORKING
1040                            , const char *reason
1041 #endif
1042                            )
1043 {
1044     game_state *state = sstate->state;
1045     grid *g;
1046     grid_edge *e;
1047
1048     assert(line_new != LINE_UNKNOWN);
1049
1050     check_caches(sstate);
1051
1052     if (state->lines[i] == line_new) {
1053         return FALSE; /* nothing changed */
1054     }
1055     state->lines[i] = line_new;
1056
1057 #ifdef SHOW_WORKING
1058     fprintf(stderr, "solver: set line [%d] to %s (%s)\n",
1059             i, line_new == LINE_YES ? "YES" : "NO",
1060             reason);
1061 #endif
1062
1063     g = state->game_grid;
1064     e = g->edges + i;
1065
1066     /* Update the cache for both dots and both faces affected by this. */
1067     if (line_new == LINE_YES) {
1068         sstate->dot_yes_count[e->dot1 - g->dots]++;
1069         sstate->dot_yes_count[e->dot2 - g->dots]++;
1070         if (e->face1) {
1071             sstate->face_yes_count[e->face1 - g->faces]++;
1072         }
1073         if (e->face2) {
1074             sstate->face_yes_count[e->face2 - g->faces]++;
1075         }
1076     } else {
1077         sstate->dot_no_count[e->dot1 - g->dots]++;
1078         sstate->dot_no_count[e->dot2 - g->dots]++;
1079         if (e->face1) {
1080             sstate->face_no_count[e->face1 - g->faces]++;
1081         }
1082         if (e->face2) {
1083             sstate->face_no_count[e->face2 - g->faces]++;
1084         }
1085     }
1086
1087     check_caches(sstate);
1088     return TRUE;
1089 }
1090
1091 #ifdef SHOW_WORKING
1092 #define solver_set_line(a, b, c) \
1093     solver_set_line(a, b, c, __FUNCTION__)
1094 #endif
1095
1096 /*
1097  * Merge two dots due to the existence of an edge between them.
1098  * Updates the dsf tracking equivalence classes, and keeps track of
1099  * the length of path each dot is currently a part of.
1100  * Returns TRUE if the dots were already linked, ie if they are part of a
1101  * closed loop, and false otherwise.
1102  */
1103 static int merge_dots(solver_state *sstate, int edge_index)
1104 {
1105     int i, j, len;
1106     grid *g = sstate->state->game_grid;
1107     grid_edge *e = g->edges + edge_index;
1108
1109     i = e->dot1 - g->dots;
1110     j = e->dot2 - g->dots;
1111
1112     i = dsf_canonify(sstate->dotdsf, i);
1113     j = dsf_canonify(sstate->dotdsf, j);
1114
1115     if (i == j) {
1116         return TRUE;
1117     } else {
1118         len = sstate->looplen[i] + sstate->looplen[j];
1119         dsf_merge(sstate->dotdsf, i, j);
1120         i = dsf_canonify(sstate->dotdsf, i);
1121         sstate->looplen[i] = len;
1122         return FALSE;
1123     }
1124 }
1125
1126 /* Merge two lines because the solver has deduced that they must be either
1127  * identical or opposite.   Returns TRUE if this is new information, otherwise
1128  * FALSE. */
1129 static int merge_lines(solver_state *sstate, int i, int j, int inverse
1130 #ifdef SHOW_WORKING
1131                        , const char *reason
1132 #endif
1133                        )
1134 {
1135     int inv_tmp;
1136
1137     assert(i < sstate->state->game_grid->num_edges);
1138     assert(j < sstate->state->game_grid->num_edges);
1139
1140     i = edsf_canonify(sstate->linedsf, i, &inv_tmp);
1141     inverse ^= inv_tmp;
1142     j = edsf_canonify(sstate->linedsf, j, &inv_tmp);
1143     inverse ^= inv_tmp;
1144
1145     edsf_merge(sstate->linedsf, i, j, inverse);
1146
1147 #ifdef SHOW_WORKING
1148     if (i != j) {
1149         fprintf(stderr, "%s [%d] [%d] %s(%s)\n",
1150                 __FUNCTION__, i, j,
1151                 inverse ? "inverse " : "", reason);
1152     }
1153 #endif
1154     return (i != j);
1155 }
1156
1157 #ifdef SHOW_WORKING
1158 #define merge_lines(a, b, c, d) \
1159     merge_lines(a, b, c, d, __FUNCTION__)
1160 #endif
1161
1162 /* Count the number of lines of a particular type currently going into the
1163  * given dot. */
1164 static int dot_order(const game_state* state, int dot, char line_type)
1165 {
1166     int n = 0;
1167     grid *g = state->game_grid;
1168     grid_dot *d = g->dots + dot;
1169     int i;
1170
1171     for (i = 0; i < d->order; i++) {
1172         grid_edge *e = d->edges[i];
1173         if (state->lines[e - g->edges] == line_type)
1174             ++n;
1175     }
1176     return n;
1177 }
1178
1179 /* Count the number of lines of a particular type currently surrounding the
1180  * given face */
1181 static int face_order(const game_state* state, int face, char line_type)
1182 {
1183     int n = 0;
1184     grid *g = state->game_grid;
1185     grid_face *f = g->faces + face;
1186     int i;
1187
1188     for (i = 0; i < f->order; i++) {
1189         grid_edge *e = f->edges[i];
1190         if (state->lines[e - g->edges] == line_type)
1191             ++n;
1192     }
1193     return n;
1194 }
1195
1196 /* Set all lines bordering a dot of type old_type to type new_type
1197  * Return value tells caller whether this function actually did anything */
1198 static int dot_setall(solver_state *sstate, int dot,
1199                       char old_type, char new_type)
1200 {
1201     int retval = FALSE, r;
1202     game_state *state = sstate->state;
1203     grid *g;
1204     grid_dot *d;
1205     int i;
1206
1207     if (old_type == new_type)
1208         return FALSE;
1209
1210     g = state->game_grid;
1211     d = g->dots + dot;
1212
1213     for (i = 0; i < d->order; i++) {
1214         int line_index = d->edges[i] - g->edges;
1215         if (state->lines[line_index] == old_type) {
1216             r = solver_set_line(sstate, line_index, new_type);
1217             assert(r == TRUE);
1218             retval = TRUE;
1219         }
1220     }
1221     return retval;
1222 }
1223
1224 /* Set all lines bordering a face of type old_type to type new_type */
1225 static int face_setall(solver_state *sstate, int face,
1226                        char old_type, char new_type)
1227 {
1228     int retval = FALSE, r;
1229     game_state *state = sstate->state;
1230     grid *g;
1231     grid_face *f;
1232     int i;
1233
1234     if (old_type == new_type)
1235         return FALSE;
1236
1237     g = state->game_grid;
1238     f = g->faces + face;
1239
1240     for (i = 0; i < f->order; i++) {
1241         int line_index = f->edges[i] - g->edges;
1242         if (state->lines[line_index] == old_type) {
1243             r = solver_set_line(sstate, line_index, new_type);
1244             assert(r == TRUE);
1245             retval = TRUE;
1246         }
1247     }
1248     return retval;
1249 }
1250
1251 /* ----------------------------------------------------------------------
1252  * Loop generation and clue removal
1253  */
1254
1255 /* We're going to store lists of current candidate faces for colouring black
1256  * or white.
1257  * Each face gets a 'score', which tells us how adding that face right
1258  * now would affect the curliness of the solution loop.  We're trying to
1259  * maximise that quantity so will bias our random selection of faces to
1260  * colour those with high scores */
1261 struct face_score {
1262     int white_score;
1263     int black_score;
1264     unsigned long random;
1265     /* No need to store a grid_face* here.  The 'face_scores' array will
1266      * be a list of 'face_score' objects, one for each face of the grid, so
1267      * the position (index) within the 'face_scores' array will determine
1268      * which face corresponds to a particular face_score.
1269      * Having a single 'face_scores' array for all faces simplifies memory
1270      * management, and probably improves performance, because we don't have to 
1271      * malloc/free each individual face_score, and we don't have to maintain
1272      * a mapping from grid_face* pointers to face_score* pointers.
1273      */
1274 };
1275
1276 static int generic_sort_cmpfn(void *v1, void *v2, size_t offset)
1277 {
1278     struct face_score *f1 = v1;
1279     struct face_score *f2 = v2;
1280     int r;
1281
1282     r = *(int *)((char *)f2 + offset) - *(int *)((char *)f1 + offset);
1283     if (r) {
1284         return r;
1285     }
1286
1287     if (f1->random < f2->random)
1288         return -1;
1289     else if (f1->random > f2->random)
1290         return 1;
1291
1292     /*
1293      * It's _just_ possible that two faces might have been given
1294      * the same random value. In that situation, fall back to
1295      * comparing based on the positions within the face_scores list.
1296      * This introduces a tiny directional bias, but not a significant one.
1297      */
1298     return f1 - f2;
1299 }
1300
1301 static int white_sort_cmpfn(void *v1, void *v2)
1302 {
1303     return generic_sort_cmpfn(v1, v2, offsetof(struct face_score,white_score));
1304 }
1305
1306 static int black_sort_cmpfn(void *v1, void *v2)
1307 {
1308     return generic_sort_cmpfn(v1, v2, offsetof(struct face_score,black_score));
1309 }
1310
1311 enum face_colour { FACE_WHITE, FACE_GREY, FACE_BLACK };
1312
1313 /* face should be of type grid_face* here. */
1314 #define FACE_COLOUR(face) \
1315     ( (face) == NULL ? FACE_BLACK : \
1316           board[(face) - g->faces] )
1317
1318 /* 'board' is an array of these enums, indicating which faces are
1319  * currently black/white/grey.  'colour' is FACE_WHITE or FACE_BLACK.
1320  * Returns whether it's legal to colour the given face with this colour. */
1321 static int can_colour_face(grid *g, char* board, int face_index,
1322                            enum face_colour colour)
1323 {
1324     int i, j;
1325     grid_face *test_face = g->faces + face_index;
1326     grid_face *starting_face, *current_face;
1327     grid_dot *starting_dot;
1328     int transitions;
1329     int current_state, s; /* booleans: equal or not-equal to 'colour' */
1330     int found_same_coloured_neighbour = FALSE;
1331     assert(board[face_index] != colour);
1332
1333     /* Can only consider a face for colouring if it's adjacent to a face
1334      * with the same colour. */
1335     for (i = 0; i < test_face->order; i++) {
1336         grid_edge *e = test_face->edges[i];
1337         grid_face *f = (e->face1 == test_face) ? e->face2 : e->face1;
1338         if (FACE_COLOUR(f) == colour) {
1339             found_same_coloured_neighbour = TRUE;
1340             break;
1341         }
1342     }
1343     if (!found_same_coloured_neighbour)
1344         return FALSE;
1345
1346     /* Need to avoid creating a loop of faces of this colour around some
1347      * differently-coloured faces.
1348      * Also need to avoid meeting a same-coloured face at a corner, with
1349      * other-coloured faces in between.  Here's a simple test that (I believe)
1350      * takes care of both these conditions:
1351      *
1352      * Take the circular path formed by this face's edges, and inflate it
1353      * slightly outwards.  Imagine walking around this path and consider
1354      * the faces that you visit in sequence.  This will include all faces
1355      * touching the given face, either along an edge or just at a corner.
1356      * Count the number of 'colour'/not-'colour' transitions you encounter, as
1357      * you walk along the complete loop.  This will obviously turn out to be
1358      * an even number.
1359      * If 0, we're either in the middle of an "island" of this colour (should
1360      * be impossible as we're not supposed to create black or white loops),
1361      * or we're about to start a new island - also not allowed.
1362      * If 4 or greater, there are too many separate coloured regions touching
1363      * this face, and colouring it would create a loop or a corner-violation.
1364      * The only allowed case is when the count is exactly 2. */
1365
1366     /* i points to a dot around the test face.
1367      * j points to a face around the i^th dot.
1368      * The current face will always be:
1369      *     test_face->dots[i]->faces[j]
1370      * We assume dots go clockwise around the test face,
1371      * and faces go clockwise around dots. */
1372
1373     /*
1374      * The end condition is slightly fiddly. In sufficiently strange
1375      * degenerate grids, our test face may be adjacent to the same
1376      * other face multiple times (typically if it's the exterior
1377      * face). Consider this, in particular:
1378      * 
1379      *   +--+
1380      *   |  |
1381      *   +--+--+
1382      *   |  |  |
1383      *   +--+--+
1384      * 
1385      * The bottom left face there is adjacent to the exterior face
1386      * twice, so we can't just terminate our iteration when we reach
1387      * the same _face_ we started at. Furthermore, we can't
1388      * condition on having the same (i,j) pair either, because
1389      * several (i,j) pairs identify the bottom left contiguity with
1390      * the exterior face! We canonicalise the (i,j) pair by taking
1391      * one step around before we set the termination tracking.
1392      */
1393
1394     i = j = 0;
1395     current_face = test_face->dots[0]->faces[0];
1396     if (current_face == test_face) {
1397         j = 1;
1398         current_face = test_face->dots[0]->faces[1];
1399     }
1400     transitions = 0;
1401     current_state = (FACE_COLOUR(current_face) == colour);
1402     starting_dot = NULL;
1403     starting_face = NULL;
1404     while (TRUE) {
1405         /* Advance to next face.
1406          * Need to loop here because it might take several goes to
1407          * find it. */
1408         while (TRUE) {
1409             j++;
1410             if (j == test_face->dots[i]->order)
1411                 j = 0;
1412
1413             if (test_face->dots[i]->faces[j] == test_face) {
1414                 /* Advance to next dot round test_face, then
1415                  * find current_face around new dot
1416                  * and advance to the next face clockwise */
1417                 i++;
1418                 if (i == test_face->order)
1419                     i = 0;
1420                 for (j = 0; j < test_face->dots[i]->order; j++) {
1421                     if (test_face->dots[i]->faces[j] == current_face)
1422                         break;
1423                 }
1424                 /* Must actually find current_face around new dot,
1425                  * or else something's wrong with the grid. */
1426                 assert(j != test_face->dots[i]->order);
1427                 /* Found, so advance to next face and try again */
1428             } else {
1429                 break;
1430             }
1431         }
1432         /* (i,j) are now advanced to next face */
1433         current_face = test_face->dots[i]->faces[j];
1434         s = (FACE_COLOUR(current_face) == colour);
1435         if (!starting_dot) {
1436             starting_dot = test_face->dots[i];
1437             starting_face = current_face;
1438             current_state = s;
1439         } else {
1440             if (s != current_state) {
1441                 ++transitions;
1442                 current_state = s;
1443                 if (transitions > 2)
1444                     break;
1445             }
1446             if (test_face->dots[i] == starting_dot &&
1447                 current_face == starting_face)
1448                 break;
1449         }
1450     }
1451
1452     return (transitions == 2) ? TRUE : FALSE;
1453 }
1454
1455 /* Count the number of neighbours of 'face', having colour 'colour' */
1456 static int face_num_neighbours(grid *g, char *board, grid_face *face,
1457                                enum face_colour colour)
1458 {
1459     int colour_count = 0;
1460     int i;
1461     grid_face *f;
1462     grid_edge *e;
1463     for (i = 0; i < face->order; i++) {
1464         e = face->edges[i];
1465         f = (e->face1 == face) ? e->face2 : e->face1;
1466         if (FACE_COLOUR(f) == colour)
1467             ++colour_count;
1468     }
1469     return colour_count;
1470 }
1471
1472 /* The 'score' of a face reflects its current desirability for selection
1473  * as the next face to colour white or black.  We want to encourage moving
1474  * into grey areas and increasing loopiness, so we give scores according to
1475  * how many of the face's neighbours are currently coloured the same as the
1476  * proposed colour. */
1477 static int face_score(grid *g, char *board, grid_face *face,
1478                       enum face_colour colour)
1479 {
1480     /* Simple formula: score = 0 - num. same-coloured neighbours,
1481      * so a higher score means fewer same-coloured neighbours. */
1482     return -face_num_neighbours(g, board, face, colour);
1483 }
1484
1485 /* Generate a new complete set of clues for the given game_state.
1486  * The method is to generate a WHITE/BLACK colouring of all the faces,
1487  * such that the WHITE faces will define the inside of the path, and the
1488  * BLACK faces define the outside.
1489  * To do this, we initially colour all faces GREY.  The infinite space outside
1490  * the grid is coloured BLACK, and we choose a random face to colour WHITE.
1491  * Then we gradually grow the BLACK and the WHITE regions, eliminating GREY
1492  * faces, until the grid is filled with BLACK/WHITE.  As we grow the regions,
1493  * we avoid creating loops of a single colour, to preserve the topological
1494  * shape of the WHITE and BLACK regions.
1495  * We also try to make the boundary as loopy and twisty as possible, to avoid
1496  * generating paths that are uninteresting.
1497  * The algorithm works by choosing a BLACK/WHITE colour, then choosing a GREY
1498  * face that can be coloured with that colour (without violating the
1499  * topological shape of that region).  It's not obvious, but I think this
1500  * algorithm is guaranteed to terminate without leaving any GREY faces behind.
1501  * Indeed, if there are any GREY faces at all, both the WHITE and BLACK
1502  * regions can be grown.
1503  * This is checked using assert()ions, and I haven't seen any failures yet.
1504  *
1505  * Hand-wavy proof: imagine what can go wrong...
1506  *
1507  * Could the white faces get completely cut off by the black faces, and still
1508  * leave some grey faces remaining?
1509  * No, because then the black faces would form a loop around both the white
1510  * faces and the grey faces, which is disallowed because we continually
1511  * maintain the correct topological shape of the black region.
1512  * Similarly, the black faces can never get cut off by the white faces.  That
1513  * means both the WHITE and BLACK regions always have some room to grow into
1514  * the GREY regions.
1515  * Could it be that we can't colour some GREY face, because there are too many
1516  * WHITE/BLACK transitions as we walk round the face? (see the
1517  * can_colour_face() function for details)
1518  * No.  Imagine otherwise, and we see WHITE/BLACK/WHITE/BLACK as we walk
1519  * around the face.  The two WHITE faces would be connected by a WHITE path,
1520  * and the BLACK faces would be connected by a BLACK path.  These paths would
1521  * have to cross, which is impossible.
1522  * Another thing that could go wrong: perhaps we can't find any GREY face to
1523  * colour WHITE, because it would create a loop-violation or a corner-violation
1524  * with the other WHITE faces?
1525  * This is a little bit tricky to prove impossible.  Imagine you have such a
1526  * GREY face (that is, if you coloured it WHITE, you would create a WHITE loop
1527  * or corner violation).
1528  * That would cut all the non-white area into two blobs.  One of those blobs
1529  * must be free of BLACK faces (because the BLACK stuff is a connected blob).
1530  * So we have a connected GREY area, completely surrounded by WHITE
1531  * (including the GREY face we've tentatively coloured WHITE).
1532  * A well-known result in graph theory says that you can always find a GREY
1533  * face whose removal leaves the remaining GREY area connected.  And it says
1534  * there are at least two such faces, so we can always choose the one that
1535  * isn't the "tentative" GREY face.  Colouring that face WHITE leaves
1536  * everything nice and connected, including that "tentative" GREY face which
1537  * acts as a gateway to the rest of the non-WHITE grid.
1538  */
1539 static void add_full_clues(game_state *state, random_state *rs)
1540 {
1541     signed char *clues = state->clues;
1542     char *board;
1543     grid *g = state->game_grid;
1544     int i, j;
1545     int num_faces = g->num_faces;
1546     struct face_score *face_scores; /* Array of face_score objects */
1547     struct face_score *fs; /* Points somewhere in the above list */
1548     struct grid_face *cur_face;
1549     tree234 *lightable_faces_sorted;
1550     tree234 *darkable_faces_sorted;
1551     int *face_list;
1552     int do_random_pass;
1553
1554     board = snewn(num_faces, char);
1555
1556     /* Make a board */
1557     memset(board, FACE_GREY, num_faces);
1558     
1559     /* Create and initialise the list of face_scores */
1560     face_scores = snewn(num_faces, struct face_score);
1561     for (i = 0; i < num_faces; i++) {
1562         face_scores[i].random = random_bits(rs, 31);
1563         face_scores[i].black_score = face_scores[i].white_score = 0;
1564     }
1565     
1566     /* Colour a random, finite face white.  The infinite face is implicitly
1567      * coloured black.  Together, they will seed the random growth process
1568      * for the black and white areas. */
1569     i = random_upto(rs, num_faces);
1570     board[i] = FACE_WHITE;
1571
1572     /* We need a way of favouring faces that will increase our loopiness.
1573      * We do this by maintaining a list of all candidate faces sorted by
1574      * their score and choose randomly from that with appropriate skew.
1575      * In order to avoid consistently biasing towards particular faces, we
1576      * need the sort order _within_ each group of scores to be completely
1577      * random.  But it would be abusing the hospitality of the tree234 data
1578      * structure if our comparison function were nondeterministic :-).  So with
1579      * each face we associate a random number that does not change during a
1580      * particular run of the generator, and use that as a secondary sort key.
1581      * Yes, this means we will be biased towards particular random faces in
1582      * any one run but that doesn't actually matter. */
1583
1584     lightable_faces_sorted = newtree234(white_sort_cmpfn);
1585     darkable_faces_sorted = newtree234(black_sort_cmpfn);
1586
1587     /* Initialise the lists of lightable and darkable faces.  This is
1588      * slightly different from the code inside the while-loop, because we need
1589      * to check every face of the board (the grid structure does not keep a
1590      * list of the infinite face's neighbours). */
1591     for (i = 0; i < num_faces; i++) {
1592         grid_face *f = g->faces + i;
1593         struct face_score *fs = face_scores + i;
1594         if (board[i] != FACE_GREY) continue;
1595         /* We need the full colourability check here, it's not enough simply
1596          * to check neighbourhood.  On some grids, a neighbour of the infinite
1597          * face is not necessarily darkable. */
1598         if (can_colour_face(g, board, i, FACE_BLACK)) {
1599             fs->black_score = face_score(g, board, f, FACE_BLACK);
1600             add234(darkable_faces_sorted, fs);
1601         }
1602         if (can_colour_face(g, board, i, FACE_WHITE)) {
1603             fs->white_score = face_score(g, board, f, FACE_WHITE);
1604             add234(lightable_faces_sorted, fs);
1605         }
1606     }
1607
1608     /* Colour faces one at a time until no more faces are colourable. */
1609     while (TRUE)
1610     {
1611         enum face_colour colour;
1612         struct face_score *fs_white, *fs_black;
1613         int c_lightable = count234(lightable_faces_sorted);
1614         int c_darkable = count234(darkable_faces_sorted);
1615         if (c_lightable == 0 && c_darkable == 0) {
1616             /* No more faces we can use at all. */
1617             break;
1618         }
1619         assert(c_lightable != 0 && c_darkable != 0);
1620
1621         fs_white = (struct face_score *)index234(lightable_faces_sorted, 0);
1622         fs_black = (struct face_score *)index234(darkable_faces_sorted, 0);
1623
1624         /* Choose a colour, and colour the best available face
1625          * with that colour. */
1626         colour = random_upto(rs, 2) ? FACE_WHITE : FACE_BLACK;
1627
1628         if (colour == FACE_WHITE)
1629             fs = fs_white;
1630         else
1631             fs = fs_black;
1632         assert(fs);
1633         i = fs - face_scores;
1634         assert(board[i] == FACE_GREY);
1635         board[i] = colour;
1636
1637         /* Remove this newly-coloured face from the lists.  These lists should
1638          * only contain grey faces. */
1639         del234(lightable_faces_sorted, fs);
1640         del234(darkable_faces_sorted, fs);
1641
1642         /* Remember which face we've just coloured */
1643         cur_face = g->faces + i;
1644
1645         /* The face we've just coloured potentially affects the colourability
1646          * and the scores of any neighbouring faces (touching at a corner or
1647          * edge).  So the search needs to be conducted around all faces
1648          * touching the one we've just lit.  Iterate over its corners, then
1649          * over each corner's faces.  For each such face, we remove it from
1650          * the lists, recalculate any scores, then add it back to the lists
1651          * (depending on whether it is lightable, darkable or both). */
1652         for (i = 0; i < cur_face->order; i++) {
1653             grid_dot *d = cur_face->dots[i];
1654             for (j = 0; j < d->order; j++) {
1655                 grid_face *f = d->faces[j];
1656                 int fi; /* face index of f */
1657
1658                 if (f == NULL)
1659                     continue;
1660                 if (f == cur_face)
1661                     continue;
1662                 
1663                 /* If the face is already coloured, it won't be on our
1664                  * lightable/darkable lists anyway, so we can skip it without 
1665                  * bothering with the removal step. */
1666                 if (FACE_COLOUR(f) != FACE_GREY) continue; 
1667
1668                 /* Find the face index and face_score* corresponding to f */
1669                 fi = f - g->faces;                
1670                 fs = face_scores + fi;
1671
1672                 /* Remove from lightable list if it's in there.  We do this,
1673                  * even if it is still lightable, because the score might
1674                  * be different, and we need to remove-then-add to maintain
1675                  * correct sort order. */
1676                 del234(lightable_faces_sorted, fs);
1677                 if (can_colour_face(g, board, fi, FACE_WHITE)) {
1678                     fs->white_score = face_score(g, board, f, FACE_WHITE);
1679                     add234(lightable_faces_sorted, fs);
1680                 }
1681                 /* Do the same for darkable list. */
1682                 del234(darkable_faces_sorted, fs);
1683                 if (can_colour_face(g, board, fi, FACE_BLACK)) {
1684                     fs->black_score = face_score(g, board, f, FACE_BLACK);
1685                     add234(darkable_faces_sorted, fs);
1686                 }
1687             }
1688         }
1689     }
1690
1691     /* Clean up */
1692     freetree234(lightable_faces_sorted);
1693     freetree234(darkable_faces_sorted);
1694     sfree(face_scores);
1695
1696     /* The next step requires a shuffled list of all faces */
1697     face_list = snewn(num_faces, int);
1698     for (i = 0; i < num_faces; ++i) {
1699         face_list[i] = i;
1700     }
1701     shuffle(face_list, num_faces, sizeof(int), rs);
1702
1703     /* The above loop-generation algorithm can often leave large clumps
1704      * of faces of one colour.  In extreme cases, the resulting path can be 
1705      * degenerate and not very satisfying to solve.
1706      * This next step alleviates this problem:
1707      * Go through the shuffled list, and flip the colour of any face we can
1708      * legally flip, and which is adjacent to only one face of the opposite
1709      * colour - this tends to grow 'tendrils' into any clumps.
1710      * Repeat until we can find no more faces to flip.  This will
1711      * eventually terminate, because each flip increases the loop's
1712      * perimeter, which cannot increase for ever.
1713      * The resulting path will have maximal loopiness (in the sense that it
1714      * cannot be improved "locally".  Unfortunately, this allows a player to
1715      * make some illicit deductions.  To combat this (and make the path more
1716      * interesting), we do one final pass making random flips. */
1717
1718     /* Set to TRUE for final pass */
1719     do_random_pass = FALSE;
1720
1721     while (TRUE) {
1722         /* Remember whether a flip occurred during this pass */
1723         int flipped = FALSE;
1724
1725         for (i = 0; i < num_faces; ++i) {
1726             int j = face_list[i];
1727             enum face_colour opp =
1728                 (board[j] == FACE_WHITE) ? FACE_BLACK : FACE_WHITE;
1729             if (can_colour_face(g, board, j, opp)) {
1730                 grid_face *face = g->faces +j;
1731                 if (do_random_pass) {
1732                     /* final random pass */
1733                     if (!random_upto(rs, 10))
1734                         board[j] = opp;
1735                 } else {
1736                     /* normal pass - flip when neighbour count is 1 */
1737                     if (face_num_neighbours(g, board, face, opp) == 1) {
1738                         board[j] = opp;
1739                         flipped = TRUE;
1740                     }
1741                 }
1742             }
1743         }
1744
1745         if (do_random_pass) break;
1746         if (!flipped) do_random_pass = TRUE;
1747      }
1748
1749     sfree(face_list);
1750
1751     /* Fill out all the clues by initialising to 0, then iterating over
1752      * all edges and incrementing each clue as we find edges that border
1753      * between BLACK/WHITE faces.  While we're at it, we verify that the
1754      * algorithm does work, and there aren't any GREY faces still there. */
1755     memset(clues, 0, num_faces);
1756     for (i = 0; i < g->num_edges; i++) {
1757         grid_edge *e = g->edges + i;
1758         grid_face *f1 = e->face1;
1759         grid_face *f2 = e->face2;
1760         enum face_colour c1 = FACE_COLOUR(f1);
1761         enum face_colour c2 = FACE_COLOUR(f2);
1762         assert(c1 != FACE_GREY);
1763         assert(c2 != FACE_GREY);
1764         if (c1 != c2) {
1765             if (f1) clues[f1 - g->faces]++;
1766             if (f2) clues[f2 - g->faces]++;
1767         }
1768     }
1769
1770     sfree(board);
1771 }
1772
1773
1774 static int game_has_unique_soln(const game_state *state, int diff)
1775 {
1776     int ret;
1777     solver_state *sstate_new;
1778     solver_state *sstate = new_solver_state((game_state *)state, diff);
1779
1780     sstate_new = solve_game_rec(sstate);
1781
1782     assert(sstate_new->solver_status != SOLVER_MISTAKE);
1783     ret = (sstate_new->solver_status == SOLVER_SOLVED);
1784
1785     free_solver_state(sstate_new);
1786     free_solver_state(sstate);
1787
1788     return ret;
1789 }
1790
1791
1792 /* Remove clues one at a time at random. */
1793 static game_state *remove_clues(game_state *state, random_state *rs,
1794                                 int diff)
1795 {
1796     int *face_list;
1797     int num_faces = state->game_grid->num_faces;
1798     game_state *ret = dup_game(state), *saved_ret;
1799     int n;
1800
1801     /* We need to remove some clues.  We'll do this by forming a list of all
1802      * available clues, shuffling it, then going along one at a
1803      * time clearing each clue in turn for which doing so doesn't render the
1804      * board unsolvable. */
1805     face_list = snewn(num_faces, int);
1806     for (n = 0; n < num_faces; ++n) {
1807         face_list[n] = n;
1808     }
1809
1810     shuffle(face_list, num_faces, sizeof(int), rs);
1811
1812     for (n = 0; n < num_faces; ++n) {
1813         saved_ret = dup_game(ret);
1814         ret->clues[face_list[n]] = -1;
1815
1816         if (game_has_unique_soln(ret, diff)) {
1817             free_game(saved_ret);
1818         } else {
1819             free_game(ret);
1820             ret = saved_ret;
1821         }
1822     }
1823     sfree(face_list);
1824
1825     return ret;
1826 }
1827
1828
1829 static char *new_game_desc(game_params *params, random_state *rs,
1830                            char **aux, int interactive)
1831 {
1832     /* solution and description both use run-length encoding in obvious ways */
1833     char *retval;
1834     grid *g;
1835     game_state *state = snew(game_state);
1836     game_state *state_new;
1837     int count = 0;
1838     params_generate_grid(params);
1839     state->game_grid = g = params->game_grid;
1840     g->refcount++;
1841     state->clues = snewn(g->num_faces, signed char);
1842     state->lines = snewn(g->num_edges, char);
1843     state->line_errors = snewn(g->num_edges, unsigned char);
1844
1845     state->grid_type = params->type;
1846
1847     newboard_please:
1848
1849     memset(state->lines, LINE_UNKNOWN, g->num_edges);
1850     memset(state->line_errors, 0, g->num_edges);
1851
1852     state->solved = state->cheated = FALSE;
1853
1854     /* Get a new random solvable board with all its clues filled in.  Yes, this
1855      * can loop for ever if the params are suitably unfavourable, but
1856      * preventing games smaller than 4x4 seems to stop this happening */
1857     do {
1858         add_full_clues(state, rs);
1859         if (++count%100 == 0) printf("tried %d times to make a unique board\n", count);
1860     } while (!game_has_unique_soln(state, params->diff));
1861
1862     state_new = remove_clues(state, rs, params->diff);
1863     free_game(state);
1864     state = state_new;
1865
1866
1867     if (params->diff > 0 && game_has_unique_soln(state, params->diff-1)) {
1868 #ifdef SHOW_WORKING
1869         fprintf(stderr, "Rejecting board, it is too easy\n");
1870 #endif
1871         goto newboard_please;
1872     }
1873
1874     retval = state_to_text(state);
1875
1876     free_game(state);
1877
1878     assert(!validate_desc(params, retval));
1879
1880     return retval;
1881 }
1882
1883 static game_state *new_game(midend *me, game_params *params, char *desc)
1884 {
1885     int i;
1886     game_state *state = snew(game_state);
1887     int empties_to_make = 0;
1888     int n,n2;
1889     const char *dp = desc;
1890     grid *g;
1891     int num_faces, num_edges;
1892
1893     params_generate_grid(params);
1894     state->game_grid = g = params->game_grid;
1895     g->refcount++;
1896     num_faces = g->num_faces;
1897     num_edges = g->num_edges;
1898
1899     state->clues = snewn(num_faces, signed char);
1900     state->lines = snewn(num_edges, char);
1901     state->line_errors = snewn(num_edges, unsigned char);
1902
1903     state->solved = state->cheated = FALSE;
1904
1905     state->grid_type = params->type;
1906
1907     for (i = 0; i < num_faces; i++) {
1908         if (empties_to_make) {
1909             empties_to_make--;
1910             state->clues[i] = -1;
1911             continue;
1912         }
1913
1914         assert(*dp);
1915         n = *dp - '0';
1916         n2 = *dp - 'A' + 10;
1917         if (n >= 0 && n < 10) {
1918             state->clues[i] = n;
1919         } else if (n2 >= 10 && n2 < 36) {
1920             state->clues[i] = n2;
1921         } else {
1922             n = *dp - 'a' + 1;
1923             assert(n > 0);
1924             state->clues[i] = -1;
1925             empties_to_make = n - 1;
1926         }
1927         ++dp;
1928     }
1929
1930     memset(state->lines, LINE_UNKNOWN, num_edges);
1931     memset(state->line_errors, 0, num_edges);
1932     return state;
1933 }
1934
1935 /* Calculates the line_errors data, and checks if the current state is a
1936  * solution */
1937 static int check_completion(game_state *state)
1938 {
1939     grid *g = state->game_grid;
1940     int *dsf;
1941     int num_faces = g->num_faces;
1942     int i;
1943     int infinite_area, finite_area;
1944     int loops_found = 0;
1945     int found_edge_not_in_loop = FALSE;
1946
1947     memset(state->line_errors, 0, g->num_edges);
1948
1949     /* LL implementation of SGT's idea:
1950      * A loop will partition the grid into an inside and an outside.
1951      * If there is more than one loop, the grid will be partitioned into
1952      * even more distinct regions.  We can therefore track equivalence of
1953      * faces, by saying that two faces are equivalent when there is a non-YES
1954      * edge between them.
1955      * We could keep track of the number of connected components, by counting
1956      * the number of dsf-merges that aren't no-ops.
1957      * But we're only interested in 3 separate cases:
1958      * no loops, one loop, more than one loop.
1959      *
1960      * No loops: all faces are equivalent to the infinite face.
1961      * One loop: only two equivalence classes - finite and infinite.
1962      * >= 2 loops: there are 2 distinct finite regions.
1963      *
1964      * So we simply make two passes through all the edges.
1965      * In the first pass, we dsf-merge the two faces bordering each non-YES
1966      * edge.
1967      * In the second pass, we look for YES-edges bordering:
1968      * a) two non-equivalent faces.
1969      * b) two non-equivalent faces, and one of them is part of a different
1970      *    finite area from the first finite area we've seen.
1971      *
1972      * An occurrence of a) means there is at least one loop.
1973      * An occurrence of b) means there is more than one loop.
1974      * Edges satisfying a) are marked as errors.
1975      *
1976      * While we're at it, we set a flag if we find a YES edge that is not
1977      * part of a loop.
1978      * This information will help decide, if there's a single loop, whether it
1979      * is a candidate for being a solution (that is, all YES edges are part of
1980      * this loop).
1981      *
1982      * If there is a candidate loop, we then go through all clues and check
1983      * they are all satisfied.  If so, we have found a solution and we can
1984      * unmark all line_errors.
1985      */
1986     
1987     /* Infinite face is at the end - its index is num_faces.
1988      * This macro is just to make this obvious! */
1989     #define INF_FACE num_faces
1990     dsf = snewn(num_faces + 1, int);
1991     dsf_init(dsf, num_faces + 1);
1992     
1993     /* First pass */
1994     for (i = 0; i < g->num_edges; i++) {
1995         grid_edge *e = g->edges + i;
1996         int f1 = e->face1 ? e->face1 - g->faces : INF_FACE;
1997         int f2 = e->face2 ? e->face2 - g->faces : INF_FACE;
1998         if (state->lines[i] != LINE_YES)
1999             dsf_merge(dsf, f1, f2);
2000     }
2001     
2002     /* Second pass */
2003     infinite_area = dsf_canonify(dsf, INF_FACE);
2004     finite_area = -1;
2005     for (i = 0; i < g->num_edges; i++) {
2006         grid_edge *e = g->edges + i;
2007         int f1 = e->face1 ? e->face1 - g->faces : INF_FACE;
2008         int can1 = dsf_canonify(dsf, f1);
2009         int f2 = e->face2 ? e->face2 - g->faces : INF_FACE;
2010         int can2 = dsf_canonify(dsf, f2);
2011         if (state->lines[i] != LINE_YES) continue;
2012
2013         if (can1 == can2) {
2014             /* Faces are equivalent, so this edge not part of a loop */
2015             found_edge_not_in_loop = TRUE;
2016             continue;
2017         }
2018         state->line_errors[i] = TRUE;
2019         if (loops_found == 0) loops_found = 1;
2020
2021         /* Don't bother with further checks if we've already found 2 loops */
2022         if (loops_found == 2) continue;
2023
2024         if (finite_area == -1) {
2025             /* Found our first finite area */
2026             if (can1 != infinite_area)
2027                 finite_area = can1;
2028             else
2029                 finite_area = can2;
2030         }
2031
2032         /* Have we found a second area? */
2033         if (finite_area != -1) {
2034             if (can1 != infinite_area && can1 != finite_area) {
2035                 loops_found = 2;
2036                 continue;
2037             }
2038             if (can2 != infinite_area && can2 != finite_area) {
2039                 loops_found = 2;
2040             }
2041         }
2042     }
2043
2044 /*
2045     printf("loops_found = %d\n", loops_found);
2046     printf("found_edge_not_in_loop = %s\n",
2047         found_edge_not_in_loop ? "TRUE" : "FALSE");
2048 */
2049
2050     sfree(dsf); /* No longer need the dsf */
2051     
2052     /* Have we found a candidate loop? */
2053     if (loops_found == 1 && !found_edge_not_in_loop) {
2054         /* Yes, so check all clues are satisfied */
2055         int found_clue_violation = FALSE;
2056         for (i = 0; i < num_faces; i++) {
2057             int c = state->clues[i];
2058             if (c >= 0) {
2059                 if (face_order(state, i, LINE_YES) != c) {
2060                     found_clue_violation = TRUE;
2061                     break;
2062                 }
2063             }
2064         }
2065         
2066         if (!found_clue_violation) {
2067             /* The loop is good */
2068             memset(state->line_errors, 0, g->num_edges);
2069             return TRUE; /* No need to bother checking for dot violations */
2070         }
2071     }
2072
2073     /* Check for dot violations */
2074     for (i = 0; i < g->num_dots; i++) {
2075         int yes = dot_order(state, i, LINE_YES);
2076         int unknown = dot_order(state, i, LINE_UNKNOWN);
2077         if ((yes == 1 && unknown == 0) || (yes >= 3)) {
2078             /* violation, so mark all YES edges as errors */
2079             grid_dot *d = g->dots + i;
2080             int j;
2081             for (j = 0; j < d->order; j++) {
2082                 int e = d->edges[j] - g->edges;
2083                 if (state->lines[e] == LINE_YES)
2084                     state->line_errors[e] = TRUE;
2085             }
2086         }
2087     }
2088     return FALSE;
2089 }
2090
2091 /* ----------------------------------------------------------------------
2092  * Solver logic
2093  *
2094  * Our solver modes operate as follows.  Each mode also uses the modes above it.
2095  *
2096  *   Easy Mode
2097  *   Just implement the rules of the game.
2098  *
2099  *   Normal and Tricky Modes
2100  *   For each (adjacent) pair of lines through each dot we store a bit for
2101  *   whether at least one of them is on and whether at most one is on.  (If we
2102  *   know both or neither is on that's already stored more directly.)
2103  *
2104  *   Advanced Mode
2105  *   Use edsf data structure to make equivalence classes of lines that are
2106  *   known identical to or opposite to one another.
2107  */
2108
2109
2110 /* DLines:
2111  * For general grids, we consider "dlines" to be pairs of lines joined
2112  * at a dot.  The lines must be adjacent around the dot, so we can think of
2113  * a dline as being a dot+face combination.  Or, a dot+edge combination where
2114  * the second edge is taken to be the next clockwise edge from the dot.
2115  * Original loopy code didn't have this extra restriction of the lines being
2116  * adjacent.  From my tests with square grids, this extra restriction seems to
2117  * take little, if anything, away from the quality of the puzzles.
2118  * A dline can be uniquely identified by an edge/dot combination, given that
2119  * a dline-pair always goes clockwise around its common dot.  The edge/dot
2120  * combination can be represented by an edge/bool combination - if bool is
2121  * TRUE, use edge->dot1 else use edge->dot2.  So the total number of dlines is
2122  * exactly twice the number of edges in the grid - although the dlines
2123  * spanning the infinite face are not all that useful to the solver.
2124  * Note that, by convention, a dline goes clockwise around its common dot,
2125  * which means the dline goes anti-clockwise around its common face.
2126  */
2127
2128 /* Helper functions for obtaining an index into an array of dlines, given
2129  * various information.  We assume the grid layout conventions about how
2130  * the various lists are interleaved - see grid_make_consistent() for
2131  * details. */
2132
2133 /* i points to the first edge of the dline pair, reading clockwise around
2134  * the dot. */
2135 static int dline_index_from_dot(grid *g, grid_dot *d, int i)
2136 {
2137     grid_edge *e = d->edges[i];
2138     int ret;
2139 #ifdef DEBUG_DLINES
2140     grid_edge *e2;
2141     int i2 = i+1;
2142     if (i2 == d->order) i2 = 0;
2143     e2 = d->edges[i2];
2144 #endif
2145     ret = 2 * (e - g->edges) + ((e->dot1 == d) ? 1 : 0);
2146 #ifdef DEBUG_DLINES
2147     printf("dline_index_from_dot: d=%d,i=%d, edges [%d,%d] - %d\n",
2148            (int)(d - g->dots), i, (int)(e - g->edges),
2149            (int)(e2 - g->edges), ret);
2150 #endif
2151     return ret;
2152 }
2153 /* i points to the second edge of the dline pair, reading clockwise around
2154  * the face.  That is, the edges of the dline, starting at edge{i}, read
2155  * anti-clockwise around the face.  By layout conventions, the common dot
2156  * of the dline will be f->dots[i] */
2157 static int dline_index_from_face(grid *g, grid_face *f, int i)
2158 {
2159     grid_edge *e = f->edges[i];
2160     grid_dot *d = f->dots[i];
2161     int ret;
2162 #ifdef DEBUG_DLINES
2163     grid_edge *e2;
2164     int i2 = i - 1;
2165     if (i2 < 0) i2 += f->order;
2166     e2 = f->edges[i2];
2167 #endif
2168     ret = 2 * (e - g->edges) + ((e->dot1 == d) ? 1 : 0);
2169 #ifdef DEBUG_DLINES
2170     printf("dline_index_from_face: f=%d,i=%d, edges [%d,%d] - %d\n",
2171            (int)(f - g->faces), i, (int)(e - g->edges),
2172            (int)(e2 - g->edges), ret);
2173 #endif
2174     return ret;
2175 }
2176 static int is_atleastone(const char *dline_array, int index)
2177 {
2178     return BIT_SET(dline_array[index], 0);
2179 }
2180 static int set_atleastone(char *dline_array, int index)
2181 {
2182     return SET_BIT(dline_array[index], 0);
2183 }
2184 static int is_atmostone(const char *dline_array, int index)
2185 {
2186     return BIT_SET(dline_array[index], 1);
2187 }
2188 static int set_atmostone(char *dline_array, int index)
2189 {
2190     return SET_BIT(dline_array[index], 1);
2191 }
2192
2193 static void array_setall(char *array, char from, char to, int len)
2194 {
2195     char *p = array, *p_old = p;
2196     int len_remaining = len;
2197
2198     while ((p = memchr(p, from, len_remaining))) {
2199         *p = to;
2200         len_remaining -= p - p_old;
2201         p_old = p;
2202     }
2203 }
2204
2205 /* Helper, called when doing dline dot deductions, in the case where we
2206  * have 4 UNKNOWNs, and two of them (adjacent) have *exactly* one YES between
2207  * them (because of dline atmostone/atleastone).
2208  * On entry, edge points to the first of these two UNKNOWNs.  This function
2209  * will find the opposite UNKNOWNS (if they are adjacent to one another)
2210  * and set their corresponding dline to atleastone.  (Setting atmostone
2211  * already happens in earlier dline deductions) */
2212 static int dline_set_opp_atleastone(solver_state *sstate,
2213                                     grid_dot *d, int edge)
2214 {
2215     game_state *state = sstate->state;
2216     grid *g = state->game_grid;
2217     int N = d->order;
2218     int opp, opp2;
2219     for (opp = 0; opp < N; opp++) {
2220         int opp_dline_index;
2221         if (opp == edge || opp == edge+1 || opp == edge-1)
2222             continue;
2223         if (opp == 0 && edge == N-1)
2224             continue;
2225         if (opp == N-1 && edge == 0)
2226             continue;
2227         opp2 = opp + 1;
2228         if (opp2 == N) opp2 = 0;
2229         /* Check if opp, opp2 point to LINE_UNKNOWNs */
2230         if (state->lines[d->edges[opp] - g->edges] != LINE_UNKNOWN)
2231             continue;
2232         if (state->lines[d->edges[opp2] - g->edges] != LINE_UNKNOWN)
2233             continue;
2234         /* Found opposite UNKNOWNS and they're next to each other */
2235         opp_dline_index = dline_index_from_dot(g, d, opp);
2236         return set_atleastone(sstate->dlines, opp_dline_index);
2237     }
2238     return FALSE;
2239 }
2240
2241
2242 /* Set pairs of lines around this face which are known to be identical, to
2243  * the given line_state */
2244 static int face_setall_identical(solver_state *sstate, int face_index,
2245                                  enum line_state line_new)
2246 {
2247     /* can[dir] contains the canonical line associated with the line in
2248      * direction dir from the square in question.  Similarly inv[dir] is
2249      * whether or not the line in question is inverse to its canonical
2250      * element. */
2251     int retval = FALSE;
2252     game_state *state = sstate->state;
2253     grid *g = state->game_grid;
2254     grid_face *f = g->faces + face_index;
2255     int N = f->order;
2256     int i, j;
2257     int can1, can2, inv1, inv2;
2258
2259     for (i = 0; i < N; i++) {
2260         int line1_index = f->edges[i] - g->edges;
2261         if (state->lines[line1_index] != LINE_UNKNOWN)
2262             continue;
2263         for (j = i + 1; j < N; j++) {
2264             int line2_index = f->edges[j] - g->edges;
2265             if (state->lines[line2_index] != LINE_UNKNOWN)
2266                 continue;
2267
2268             /* Found two UNKNOWNS */
2269             can1 = edsf_canonify(sstate->linedsf, line1_index, &inv1);
2270             can2 = edsf_canonify(sstate->linedsf, line2_index, &inv2);
2271             if (can1 == can2 && inv1 == inv2) {
2272                 solver_set_line(sstate, line1_index, line_new);
2273                 solver_set_line(sstate, line2_index, line_new);
2274             }
2275         }
2276     }
2277     return retval;
2278 }
2279
2280 /* Given a dot or face, and a count of LINE_UNKNOWNs, find them and
2281  * return the edge indices into e. */
2282 static void find_unknowns(game_state *state,
2283     grid_edge **edge_list, /* Edge list to search (from a face or a dot) */
2284     int expected_count, /* Number of UNKNOWNs (comes from solver's cache) */
2285     int *e /* Returned edge indices */)
2286 {
2287     int c = 0;
2288     grid *g = state->game_grid;
2289     while (c < expected_count) {
2290         int line_index = *edge_list - g->edges;
2291         if (state->lines[line_index] == LINE_UNKNOWN) {
2292             e[c] = line_index;
2293             c++;
2294         }
2295         ++edge_list;
2296     }
2297 }
2298
2299 /* If we have a list of edges, and we know whether the number of YESs should
2300  * be odd or even, and there are only a few UNKNOWNs, we can do some simple
2301  * linedsf deductions.  This can be used for both face and dot deductions.
2302  * Returns the difficulty level of the next solver that should be used,
2303  * or DIFF_MAX if no progress was made. */
2304 static int parity_deductions(solver_state *sstate,
2305     grid_edge **edge_list, /* Edge list (from a face or a dot) */
2306     int total_parity, /* Expected number of YESs modulo 2 (either 0 or 1) */
2307     int unknown_count)
2308 {
2309     game_state *state = sstate->state;
2310     int diff = DIFF_MAX;
2311     int *linedsf = sstate->linedsf;
2312
2313     if (unknown_count == 2) {
2314         /* Lines are known alike/opposite, depending on inv. */
2315         int e[2];
2316         find_unknowns(state, edge_list, 2, e);
2317         if (merge_lines(sstate, e[0], e[1], total_parity))
2318             diff = min(diff, DIFF_HARD);
2319     } else if (unknown_count == 3) {
2320         int e[3];
2321         int can[3]; /* canonical edges */
2322         int inv[3]; /* whether can[x] is inverse to e[x] */
2323         find_unknowns(state, edge_list, 3, e);
2324         can[0] = edsf_canonify(linedsf, e[0], inv);
2325         can[1] = edsf_canonify(linedsf, e[1], inv+1);
2326         can[2] = edsf_canonify(linedsf, e[2], inv+2);
2327         if (can[0] == can[1]) {
2328             if (solver_set_line(sstate, e[2], (total_parity^inv[0]^inv[1]) ?
2329                                 LINE_YES : LINE_NO))
2330                 diff = min(diff, DIFF_EASY);
2331         }
2332         if (can[0] == can[2]) {
2333             if (solver_set_line(sstate, e[1], (total_parity^inv[0]^inv[2]) ?
2334                                 LINE_YES : LINE_NO))
2335                 diff = min(diff, DIFF_EASY);
2336         }
2337         if (can[1] == can[2]) {
2338             if (solver_set_line(sstate, e[0], (total_parity^inv[1]^inv[2]) ?
2339                                 LINE_YES : LINE_NO))
2340                 diff = min(diff, DIFF_EASY);
2341         }
2342     } else if (unknown_count == 4) {
2343         int e[4];
2344         int can[4]; /* canonical edges */
2345         int inv[4]; /* whether can[x] is inverse to e[x] */
2346         find_unknowns(state, edge_list, 4, e);
2347         can[0] = edsf_canonify(linedsf, e[0], inv);
2348         can[1] = edsf_canonify(linedsf, e[1], inv+1);
2349         can[2] = edsf_canonify(linedsf, e[2], inv+2);
2350         can[3] = edsf_canonify(linedsf, e[3], inv+3);
2351         if (can[0] == can[1]) {
2352             if (merge_lines(sstate, e[2], e[3], total_parity^inv[0]^inv[1]))
2353                 diff = min(diff, DIFF_HARD);
2354         } else if (can[0] == can[2]) {
2355             if (merge_lines(sstate, e[1], e[3], total_parity^inv[0]^inv[2]))
2356                 diff = min(diff, DIFF_HARD);
2357         } else if (can[0] == can[3]) {
2358             if (merge_lines(sstate, e[1], e[2], total_parity^inv[0]^inv[3]))
2359                 diff = min(diff, DIFF_HARD);
2360         } else if (can[1] == can[2]) {
2361             if (merge_lines(sstate, e[0], e[3], total_parity^inv[1]^inv[2]))
2362                 diff = min(diff, DIFF_HARD);
2363         } else if (can[1] == can[3]) {
2364             if (merge_lines(sstate, e[0], e[2], total_parity^inv[1]^inv[3]))
2365                 diff = min(diff, DIFF_HARD);
2366         } else if (can[2] == can[3]) {
2367             if (merge_lines(sstate, e[0], e[1], total_parity^inv[2]^inv[3]))
2368                 diff = min(diff, DIFF_HARD);
2369         }
2370     }
2371     return diff;
2372 }
2373
2374
2375 /*
2376  * These are the main solver functions.
2377  *
2378  * Their return values are diff values corresponding to the lowest mode solver
2379  * that would notice the work that they have done.  For example if the normal
2380  * mode solver adds actual lines or crosses, it will return DIFF_EASY as the
2381  * easy mode solver might be able to make progress using that.  It doesn't make
2382  * sense for one of them to return a diff value higher than that of the
2383  * function itself.
2384  *
2385  * Each function returns the lowest value it can, as early as possible, in
2386  * order to try and pass as much work as possible back to the lower level
2387  * solvers which progress more quickly.
2388  */
2389
2390 /* PROPOSED NEW DESIGN:
2391  * We have a work queue consisting of 'events' notifying us that something has
2392  * happened that a particular solver mode might be interested in.  For example
2393  * the hard mode solver might do something that helps the normal mode solver at
2394  * dot [x,y] in which case it will enqueue an event recording this fact.  Then
2395  * we pull events off the work queue, and hand each in turn to the solver that
2396  * is interested in them.  If a solver reports that it failed we pass the same
2397  * event on to progressively more advanced solvers and the loop detector.  Once
2398  * we've exhausted an event, or it has helped us progress, we drop it and
2399  * continue to the next one.  The events are sorted first in order of solver
2400  * complexity (easy first) then order of insertion (oldest first).
2401  * Once we run out of events we loop over each permitted solver in turn
2402  * (easiest first) until either a deduction is made (and an event therefore
2403  * emerges) or no further deductions can be made (in which case we've failed).
2404  *
2405  * QUESTIONS:
2406  *    * How do we 'loop over' a solver when both dots and squares are concerned.
2407  *      Answer: first all squares then all dots.
2408  */
2409
2410 static int trivial_deductions(solver_state *sstate)
2411 {
2412     int i, current_yes, current_no;
2413     game_state *state = sstate->state;
2414     grid *g = state->game_grid;
2415     int diff = DIFF_MAX;
2416
2417     /* Per-face deductions */
2418     for (i = 0; i < g->num_faces; i++) {
2419         grid_face *f = g->faces + i;
2420
2421         if (sstate->face_solved[i])
2422             continue;
2423
2424         current_yes = sstate->face_yes_count[i];
2425         current_no  = sstate->face_no_count[i];
2426
2427         if (current_yes + current_no == f->order)  {
2428             sstate->face_solved[i] = TRUE;
2429             continue;
2430         }
2431
2432         if (state->clues[i] < 0)
2433             continue;
2434
2435         if (state->clues[i] < current_yes) {
2436             sstate->solver_status = SOLVER_MISTAKE;
2437             return DIFF_EASY;
2438         }
2439         if (state->clues[i] == current_yes) {
2440             if (face_setall(sstate, i, LINE_UNKNOWN, LINE_NO))
2441                 diff = min(diff, DIFF_EASY);
2442             sstate->face_solved[i] = TRUE;
2443             continue;
2444         }
2445
2446         if (f->order - state->clues[i] < current_no) {
2447             sstate->solver_status = SOLVER_MISTAKE;
2448             return DIFF_EASY;
2449         }
2450         if (f->order - state->clues[i] == current_no) {
2451             if (face_setall(sstate, i, LINE_UNKNOWN, LINE_YES))
2452                 diff = min(diff, DIFF_EASY);
2453             sstate->face_solved[i] = TRUE;
2454             continue;
2455         }
2456     }
2457
2458     check_caches(sstate);
2459
2460     /* Per-dot deductions */
2461     for (i = 0; i < g->num_dots; i++) {
2462         grid_dot *d = g->dots + i;
2463         int yes, no, unknown;
2464
2465         if (sstate->dot_solved[i])
2466             continue;
2467
2468         yes = sstate->dot_yes_count[i];
2469         no = sstate->dot_no_count[i];
2470         unknown = d->order - yes - no;
2471
2472         if (yes == 0) {
2473             if (unknown == 0) {
2474                 sstate->dot_solved[i] = TRUE;
2475             } else if (unknown == 1) {
2476                 dot_setall(sstate, i, LINE_UNKNOWN, LINE_NO);
2477                 diff = min(diff, DIFF_EASY);
2478                 sstate->dot_solved[i] = TRUE;
2479             }
2480         } else if (yes == 1) {
2481             if (unknown == 0) {
2482                 sstate->solver_status = SOLVER_MISTAKE;
2483                 return DIFF_EASY;
2484             } else if (unknown == 1) {
2485                 dot_setall(sstate, i, LINE_UNKNOWN, LINE_YES);
2486                 diff = min(diff, DIFF_EASY);
2487             }
2488         } else if (yes == 2) {
2489             if (unknown > 0) {
2490                 dot_setall(sstate, i, LINE_UNKNOWN, LINE_NO);
2491                 diff = min(diff, DIFF_EASY);
2492             }
2493             sstate->dot_solved[i] = TRUE;
2494         } else {
2495             sstate->solver_status = SOLVER_MISTAKE;
2496             return DIFF_EASY;
2497         }
2498     }
2499
2500     check_caches(sstate);
2501
2502     return diff;
2503 }
2504
2505 static int dline_deductions(solver_state *sstate)
2506 {
2507     game_state *state = sstate->state;
2508     grid *g = state->game_grid;
2509     char *dlines = sstate->dlines;
2510     int i;
2511     int diff = DIFF_MAX;
2512
2513     /* ------ Face deductions ------ */
2514
2515     /* Given a set of dline atmostone/atleastone constraints, need to figure
2516      * out if we can deduce any further info.  For more general faces than
2517      * squares, this turns out to be a tricky problem.
2518      * The approach taken here is to define (per face) NxN matrices:
2519      * "maxs" and "mins".
2520      * The entries maxs(j,k) and mins(j,k) define the upper and lower limits
2521      * for the possible number of edges that are YES between positions j and k
2522      * going clockwise around the face.  Can think of j and k as marking dots
2523      * around the face (recall the labelling scheme: edge0 joins dot0 to dot1,
2524      * edge1 joins dot1 to dot2 etc).
2525      * Trivially, mins(j,j) = maxs(j,j) = 0, and we don't even bother storing
2526      * these.  mins(j,j+1) and maxs(j,j+1) are determined by whether edge{j}
2527      * is YES, NO or UNKNOWN.  mins(j,j+2) and maxs(j,j+2) are related to
2528      * the dline atmostone/atleastone status for edges j and j+1.
2529      *
2530      * Then we calculate the remaining entries recursively.  We definitely
2531      * know that
2532      * mins(j,k) >= { mins(j,u) + mins(u,k) } for any u between j and k.
2533      * This is because any valid placement of YESs between j and k must give
2534      * a valid placement between j and u, and also between u and k.
2535      * I believe it's sufficient to use just the two values of u:
2536      * j+1 and j+2.  Seems to work well in practice - the bounds we compute
2537      * are rigorous, even if they might not be best-possible.
2538      *
2539      * Once we have maxs and mins calculated, we can make inferences about
2540      * each dline{j,j+1} by looking at the possible complementary edge-counts
2541      * mins(j+2,j) and maxs(j+2,j) and comparing these with the face clue.
2542      * As well as dlines, we can make similar inferences about single edges.
2543      * For example, consider a pentagon with clue 3, and we know at most one
2544      * of (edge0, edge1) is YES, and at most one of (edge2, edge3) is YES.
2545      * We could then deduce edge4 is YES, because maxs(0,4) would be 2, so
2546      * that final edge would have to be YES to make the count up to 3.
2547      */
2548
2549     /* Much quicker to allocate arrays on the stack than the heap, so
2550      * define the largest possible face size, and base our array allocations
2551      * on that.  We check this with an assertion, in case someone decides to
2552      * make a grid which has larger faces than this.  Note, this algorithm
2553      * could get quite expensive if there are many large faces. */
2554 #define MAX_FACE_SIZE 12
2555
2556     for (i = 0; i < g->num_faces; i++) {
2557         int maxs[MAX_FACE_SIZE][MAX_FACE_SIZE];
2558         int mins[MAX_FACE_SIZE][MAX_FACE_SIZE];
2559         grid_face *f = g->faces + i;
2560         int N = f->order;
2561         int j,m;
2562         int clue = state->clues[i];
2563         assert(N <= MAX_FACE_SIZE);
2564         if (sstate->face_solved[i])
2565             continue;
2566         if (clue < 0) continue;
2567
2568         /* Calculate the (j,j+1) entries */
2569         for (j = 0; j < N; j++) {
2570             int edge_index = f->edges[j] - g->edges;
2571             int dline_index;
2572             enum line_state line1 = state->lines[edge_index];
2573             enum line_state line2;
2574             int tmp;
2575             int k = j + 1;
2576             if (k >= N) k = 0;
2577             maxs[j][k] = (line1 == LINE_NO) ? 0 : 1;
2578             mins[j][k] = (line1 == LINE_YES) ? 1 : 0;
2579             /* Calculate the (j,j+2) entries */
2580             dline_index = dline_index_from_face(g, f, k);
2581             edge_index = f->edges[k] - g->edges;
2582             line2 = state->lines[edge_index];
2583             k++;
2584             if (k >= N) k = 0;
2585
2586             /* max */
2587             tmp = 2;
2588             if (line1 == LINE_NO) tmp--;
2589             if (line2 == LINE_NO) tmp--;
2590             if (tmp == 2 && is_atmostone(dlines, dline_index))
2591                 tmp = 1;
2592             maxs[j][k] = tmp;
2593
2594             /* min */
2595             tmp = 0;
2596             if (line1 == LINE_YES) tmp++;
2597             if (line2 == LINE_YES) tmp++;
2598             if (tmp == 0 && is_atleastone(dlines, dline_index))
2599                 tmp = 1;
2600             mins[j][k] = tmp;
2601         }
2602
2603         /* Calculate the (j,j+m) entries for m between 3 and N-1 */
2604         for (m = 3; m < N; m++) {
2605             for (j = 0; j < N; j++) {
2606                 int k = j + m;
2607                 int u = j + 1;
2608                 int v = j + 2;
2609                 int tmp;
2610                 if (k >= N) k -= N;
2611                 if (u >= N) u -= N;
2612                 if (v >= N) v -= N;
2613                 maxs[j][k] = maxs[j][u] + maxs[u][k];
2614                 mins[j][k] = mins[j][u] + mins[u][k];
2615                 tmp = maxs[j][v] + maxs[v][k];
2616                 maxs[j][k] = min(maxs[j][k], tmp);
2617                 tmp = mins[j][v] + mins[v][k];
2618                 mins[j][k] = max(mins[j][k], tmp);
2619             }
2620         }
2621
2622         /* See if we can make any deductions */
2623         for (j = 0; j < N; j++) {
2624             int k;
2625             grid_edge *e = f->edges[j];
2626             int line_index = e - g->edges;
2627             int dline_index;
2628
2629             if (state->lines[line_index] != LINE_UNKNOWN)
2630                 continue;
2631             k = j + 1;
2632             if (k >= N) k = 0;
2633
2634             /* minimum YESs in the complement of this edge */
2635             if (mins[k][j] > clue) {
2636                 sstate->solver_status = SOLVER_MISTAKE;
2637                 return DIFF_EASY;
2638             }
2639             if (mins[k][j] == clue) {
2640                 /* setting this edge to YES would make at least
2641                  * (clue+1) edges - contradiction */
2642                 solver_set_line(sstate, line_index, LINE_NO);
2643                 diff = min(diff, DIFF_EASY);
2644             }
2645             if (maxs[k][j] < clue - 1) {
2646                 sstate->solver_status = SOLVER_MISTAKE;
2647                 return DIFF_EASY;
2648             }
2649             if (maxs[k][j] == clue - 1) {
2650                 /* Only way to satisfy the clue is to set edge{j} as YES */
2651                 solver_set_line(sstate, line_index, LINE_YES);
2652                 diff = min(diff, DIFF_EASY);
2653             }
2654
2655             /* More advanced deduction that allows propagation along diagonal
2656              * chains of faces connected by dots, for example, 3-2-...-2-3
2657              * in square grids. */
2658             if (sstate->diff >= DIFF_TRICKY) {
2659                 /* Now see if we can make dline deduction for edges{j,j+1} */
2660                 e = f->edges[k];
2661                 if (state->lines[e - g->edges] != LINE_UNKNOWN)
2662                     /* Only worth doing this for an UNKNOWN,UNKNOWN pair.
2663                      * Dlines where one of the edges is known, are handled in the
2664                      * dot-deductions */
2665                     continue;
2666     
2667                 dline_index = dline_index_from_face(g, f, k);
2668                 k++;
2669                 if (k >= N) k = 0;
2670     
2671                 /* minimum YESs in the complement of this dline */
2672                 if (mins[k][j] > clue - 2) {
2673                     /* Adding 2 YESs would break the clue */
2674                     if (set_atmostone(dlines, dline_index))
2675                         diff = min(diff, DIFF_NORMAL);
2676                 }
2677                 /* maximum YESs in the complement of this dline */
2678                 if (maxs[k][j] < clue) {
2679                     /* Adding 2 NOs would mean not enough YESs */
2680                     if (set_atleastone(dlines, dline_index))
2681                         diff = min(diff, DIFF_NORMAL);
2682                 }
2683             }
2684         }
2685     }
2686
2687     if (diff < DIFF_NORMAL)
2688         return diff;
2689
2690     /* ------ Dot deductions ------ */
2691
2692     for (i = 0; i < g->num_dots; i++) {
2693         grid_dot *d = g->dots + i;
2694         int N = d->order;
2695         int yes, no, unknown;
2696         int j;
2697         if (sstate->dot_solved[i])
2698             continue;
2699         yes = sstate->dot_yes_count[i];
2700         no = sstate->dot_no_count[i];
2701         unknown = N - yes - no;
2702
2703         for (j = 0; j < N; j++) {
2704             int k;
2705             int dline_index;
2706             int line1_index, line2_index;
2707             enum line_state line1, line2;
2708             k = j + 1;
2709             if (k >= N) k = 0;
2710             dline_index = dline_index_from_dot(g, d, j);
2711             line1_index = d->edges[j] - g->edges;
2712             line2_index = d->edges[k] - g->edges;
2713             line1 = state->lines[line1_index];
2714             line2 = state->lines[line2_index];
2715
2716             /* Infer dline state from line state */
2717             if (line1 == LINE_NO || line2 == LINE_NO) {
2718                 if (set_atmostone(dlines, dline_index))
2719                     diff = min(diff, DIFF_NORMAL);
2720             }
2721             if (line1 == LINE_YES || line2 == LINE_YES) {
2722                 if (set_atleastone(dlines, dline_index))
2723                     diff = min(diff, DIFF_NORMAL);
2724             }
2725             /* Infer line state from dline state */
2726             if (is_atmostone(dlines, dline_index)) {
2727                 if (line1 == LINE_YES && line2 == LINE_UNKNOWN) {
2728                     solver_set_line(sstate, line2_index, LINE_NO);
2729                     diff = min(diff, DIFF_EASY);
2730                 }
2731                 if (line2 == LINE_YES && line1 == LINE_UNKNOWN) {
2732                     solver_set_line(sstate, line1_index, LINE_NO);
2733                     diff = min(diff, DIFF_EASY);
2734                 }
2735             }
2736             if (is_atleastone(dlines, dline_index)) {
2737                 if (line1 == LINE_NO && line2 == LINE_UNKNOWN) {
2738                     solver_set_line(sstate, line2_index, LINE_YES);
2739                     diff = min(diff, DIFF_EASY);
2740                 }
2741                 if (line2 == LINE_NO && line1 == LINE_UNKNOWN) {
2742                     solver_set_line(sstate, line1_index, LINE_YES);
2743                     diff = min(diff, DIFF_EASY);
2744                 }
2745             }
2746             /* Deductions that depend on the numbers of lines.
2747              * Only bother if both lines are UNKNOWN, otherwise the
2748              * easy-mode solver (or deductions above) would have taken
2749              * care of it. */
2750             if (line1 != LINE_UNKNOWN || line2 != LINE_UNKNOWN)
2751                 continue;
2752
2753             if (yes == 0 && unknown == 2) {
2754                 /* Both these unknowns must be identical.  If we know
2755                  * atmostone or atleastone, we can make progress. */
2756                 if (is_atmostone(dlines, dline_index)) {
2757                     solver_set_line(sstate, line1_index, LINE_NO);
2758                     solver_set_line(sstate, line2_index, LINE_NO);
2759                     diff = min(diff, DIFF_EASY);
2760                 }
2761                 if (is_atleastone(dlines, dline_index)) {
2762                     solver_set_line(sstate, line1_index, LINE_YES);
2763                     solver_set_line(sstate, line2_index, LINE_YES);
2764                     diff = min(diff, DIFF_EASY);
2765                 }
2766             }
2767             if (yes == 1) {
2768                 if (set_atmostone(dlines, dline_index))
2769                     diff = min(diff, DIFF_NORMAL);
2770                 if (unknown == 2) {
2771                     if (set_atleastone(dlines, dline_index))
2772                         diff = min(diff, DIFF_NORMAL);
2773                 }
2774             }
2775
2776             /* More advanced deduction that allows propagation along diagonal
2777              * chains of faces connected by dots, for example: 3-2-...-2-3
2778              * in square grids. */
2779             if (sstate->diff >= DIFF_TRICKY) {
2780                 /* If we have atleastone set for this dline, infer
2781                  * atmostone for each "opposite" dline (that is, each
2782                  * dline without edges in common with this one).
2783                  * Again, this test is only worth doing if both these
2784                  * lines are UNKNOWN.  For if one of these lines were YES,
2785                  * the (yes == 1) test above would kick in instead. */
2786                 if (is_atleastone(dlines, dline_index)) {
2787                     int opp;
2788                     for (opp = 0; opp < N; opp++) {
2789                         int opp_dline_index;
2790                         if (opp == j || opp == j+1 || opp == j-1)
2791                             continue;
2792                         if (j == 0 && opp == N-1)
2793                             continue;
2794                         if (j == N-1 && opp == 0)
2795                             continue;
2796                         opp_dline_index = dline_index_from_dot(g, d, opp);
2797                         if (set_atmostone(dlines, opp_dline_index))
2798                             diff = min(diff, DIFF_NORMAL);
2799                     }
2800                     if (yes == 0 && is_atmostone(dlines, dline_index)) {
2801                         /* This dline has *exactly* one YES and there are no
2802                          * other YESs.  This allows more deductions. */
2803                         if (unknown == 3) {
2804                             /* Third unknown must be YES */
2805                             for (opp = 0; opp < N; opp++) {
2806                                 int opp_index;
2807                                 if (opp == j || opp == k)
2808                                     continue;
2809                                 opp_index = d->edges[opp] - g->edges;
2810                                 if (state->lines[opp_index] == LINE_UNKNOWN) {
2811                                     solver_set_line(sstate, opp_index,
2812                                                     LINE_YES);
2813                                     diff = min(diff, DIFF_EASY);
2814                                 }
2815                             }
2816                         } else if (unknown == 4) {
2817                             /* Exactly one of opposite UNKNOWNS is YES.  We've
2818                              * already set atmostone, so set atleastone as
2819                              * well.
2820                              */
2821                             if (dline_set_opp_atleastone(sstate, d, j))
2822                                 diff = min(diff, DIFF_NORMAL);
2823                         }
2824                     }
2825                 }
2826             }
2827         }
2828     }
2829     return diff;
2830 }
2831
2832 static int linedsf_deductions(solver_state *sstate)
2833 {
2834     game_state *state = sstate->state;
2835     grid *g = state->game_grid;
2836     char *dlines = sstate->dlines;
2837     int i;
2838     int diff = DIFF_MAX;
2839     int diff_tmp;
2840
2841     /* ------ Face deductions ------ */
2842
2843     /* A fully-general linedsf deduction seems overly complicated
2844      * (I suspect the problem is NP-complete, though in practice it might just
2845      * be doable because faces are limited in size).
2846      * For simplicity, we only consider *pairs* of LINE_UNKNOWNS that are
2847      * known to be identical.  If setting them both to YES (or NO) would break
2848      * the clue, set them to NO (or YES). */
2849
2850     for (i = 0; i < g->num_faces; i++) {
2851         int N, yes, no, unknown;
2852         int clue;
2853
2854         if (sstate->face_solved[i])
2855             continue;
2856         clue = state->clues[i];
2857         if (clue < 0)
2858             continue;
2859
2860         N = g->faces[i].order;
2861         yes = sstate->face_yes_count[i];
2862         if (yes + 1 == clue) {
2863             if (face_setall_identical(sstate, i, LINE_NO))
2864                 diff = min(diff, DIFF_EASY);
2865         }
2866         no = sstate->face_no_count[i];
2867         if (no + 1 == N - clue) {
2868             if (face_setall_identical(sstate, i, LINE_YES))
2869                 diff = min(diff, DIFF_EASY);
2870         }
2871
2872         /* Reload YES count, it might have changed */
2873         yes = sstate->face_yes_count[i];
2874         unknown = N - no - yes;
2875
2876         /* Deductions with small number of LINE_UNKNOWNs, based on overall
2877          * parity of lines. */
2878         diff_tmp = parity_deductions(sstate, g->faces[i].edges,
2879                                      (clue - yes) % 2, unknown);
2880         diff = min(diff, diff_tmp);
2881     }
2882
2883     /* ------ Dot deductions ------ */
2884     for (i = 0; i < g->num_dots; i++) {
2885         grid_dot *d = g->dots + i;
2886         int N = d->order;
2887         int j;
2888         int yes, no, unknown;
2889         /* Go through dlines, and do any dline<->linedsf deductions wherever
2890          * we find two UNKNOWNS. */
2891         for (j = 0; j < N; j++) {
2892             int dline_index = dline_index_from_dot(g, d, j);
2893             int line1_index;
2894             int line2_index;
2895             int can1, can2, inv1, inv2;
2896             int j2;
2897             line1_index = d->edges[j] - g->edges;
2898             if (state->lines[line1_index] != LINE_UNKNOWN)
2899                 continue;
2900             j2 = j + 1;
2901             if (j2 == N) j2 = 0;
2902             line2_index = d->edges[j2] - g->edges;
2903             if (state->lines[line2_index] != LINE_UNKNOWN)
2904                 continue;
2905             /* Infer dline flags from linedsf */
2906             can1 = edsf_canonify(sstate->linedsf, line1_index, &inv1);
2907             can2 = edsf_canonify(sstate->linedsf, line2_index, &inv2);
2908             if (can1 == can2 && inv1 != inv2) {
2909                 /* These are opposites, so set dline atmostone/atleastone */
2910                 if (set_atmostone(dlines, dline_index))
2911                     diff = min(diff, DIFF_NORMAL);
2912                 if (set_atleastone(dlines, dline_index))
2913                     diff = min(diff, DIFF_NORMAL);
2914                 continue;
2915             }
2916             /* Infer linedsf from dline flags */
2917             if (is_atmostone(dlines, dline_index)
2918                 && is_atleastone(dlines, dline_index)) {
2919                 if (merge_lines(sstate, line1_index, line2_index, 1))
2920                     diff = min(diff, DIFF_HARD);
2921             }
2922         }
2923
2924         /* Deductions with small number of LINE_UNKNOWNs, based on overall
2925          * parity of lines. */
2926         yes = sstate->dot_yes_count[i];
2927         no = sstate->dot_no_count[i];
2928         unknown = N - yes - no;
2929         diff_tmp = parity_deductions(sstate, d->edges,
2930                                      yes % 2, unknown);
2931         diff = min(diff, diff_tmp);
2932     }
2933
2934     /* ------ Edge dsf deductions ------ */
2935
2936     /* If the state of a line is known, deduce the state of its canonical line
2937      * too, and vice versa. */
2938     for (i = 0; i < g->num_edges; i++) {
2939         int can, inv;
2940         enum line_state s;
2941         can = edsf_canonify(sstate->linedsf, i, &inv);
2942         if (can == i)
2943             continue;
2944         s = sstate->state->lines[can];
2945         if (s != LINE_UNKNOWN) {
2946             if (solver_set_line(sstate, i, inv ? OPP(s) : s))
2947                 diff = min(diff, DIFF_EASY);
2948         } else {
2949             s = sstate->state->lines[i];
2950             if (s != LINE_UNKNOWN) {
2951                 if (solver_set_line(sstate, can, inv ? OPP(s) : s))
2952                     diff = min(diff, DIFF_EASY);
2953             }
2954         }
2955     }
2956
2957     return diff;
2958 }
2959
2960 static int loop_deductions(solver_state *sstate)
2961 {
2962     int edgecount = 0, clues = 0, satclues = 0, sm1clues = 0;
2963     game_state *state = sstate->state;
2964     grid *g = state->game_grid;
2965     int shortest_chainlen = g->num_dots;
2966     int loop_found = FALSE;
2967     int dots_connected;
2968     int progress = FALSE;
2969     int i;
2970
2971     /*
2972      * Go through the grid and update for all the new edges.
2973      * Since merge_dots() is idempotent, the simplest way to
2974      * do this is just to update for _all_ the edges.
2975      * Also, while we're here, we count the edges.
2976      */
2977     for (i = 0; i < g->num_edges; i++) {
2978         if (state->lines[i] == LINE_YES) {
2979             loop_found |= merge_dots(sstate, i);
2980             edgecount++;
2981         }
2982     }
2983
2984     /*
2985      * Count the clues, count the satisfied clues, and count the
2986      * satisfied-minus-one clues.
2987      */
2988     for (i = 0; i < g->num_faces; i++) {
2989         int c = state->clues[i];
2990         if (c >= 0) {
2991             int o = sstate->face_yes_count[i];
2992             if (o == c)
2993                 satclues++;
2994             else if (o == c-1)
2995                 sm1clues++;
2996             clues++;
2997         }
2998     }
2999
3000     for (i = 0; i < g->num_dots; ++i) {
3001         dots_connected =
3002             sstate->looplen[dsf_canonify(sstate->dotdsf, i)];
3003         if (dots_connected > 1)
3004             shortest_chainlen = min(shortest_chainlen, dots_connected);
3005     }
3006
3007     assert(sstate->solver_status == SOLVER_INCOMPLETE);
3008
3009     if (satclues == clues && shortest_chainlen == edgecount) {
3010         sstate->solver_status = SOLVER_SOLVED;
3011         /* This discovery clearly counts as progress, even if we haven't
3012          * just added any lines or anything */
3013         progress = TRUE;
3014         goto finished_loop_deductionsing;
3015     }
3016
3017     /*
3018      * Now go through looking for LINE_UNKNOWN edges which
3019      * connect two dots that are already in the same
3020      * equivalence class. If we find one, test to see if the
3021      * loop it would create is a solution.
3022      */
3023     for (i = 0; i < g->num_edges; i++) {
3024         grid_edge *e = g->edges + i;
3025         int d1 = e->dot1 - g->dots;
3026         int d2 = e->dot2 - g->dots;
3027         int eqclass, val;
3028         if (state->lines[i] != LINE_UNKNOWN)
3029             continue;
3030
3031         eqclass = dsf_canonify(sstate->dotdsf, d1);
3032         if (eqclass != dsf_canonify(sstate->dotdsf, d2))
3033             continue;
3034
3035         val = LINE_NO;  /* loop is bad until proven otherwise */
3036
3037         /*
3038          * This edge would form a loop. Next
3039          * question: how long would the loop be?
3040          * Would it equal the total number of edges
3041          * (plus the one we'd be adding if we added
3042          * it)?
3043          */
3044         if (sstate->looplen[eqclass] == edgecount + 1) {
3045             int sm1_nearby;
3046
3047             /*
3048              * This edge would form a loop which
3049              * took in all the edges in the entire
3050              * grid. So now we need to work out
3051              * whether it would be a valid solution
3052              * to the puzzle, which means we have to
3053              * check if it satisfies all the clues.
3054              * This means that every clue must be
3055              * either satisfied or satisfied-minus-
3056              * 1, and also that the number of
3057              * satisfied-minus-1 clues must be at
3058              * most two and they must lie on either
3059              * side of this edge.
3060              */
3061             sm1_nearby = 0;
3062             if (e->face1) {
3063                 int f = e->face1 - g->faces;
3064                 int c = state->clues[f];
3065                 if (c >= 0 && sstate->face_yes_count[f] == c - 1)
3066                     sm1_nearby++;
3067             }
3068             if (e->face2) {
3069                 int f = e->face2 - g->faces;
3070                 int c = state->clues[f];
3071                 if (c >= 0 && sstate->face_yes_count[f] == c - 1)
3072                     sm1_nearby++;
3073             }
3074             if (sm1clues == sm1_nearby &&
3075                 sm1clues + satclues == clues) {
3076                 val = LINE_YES;  /* loop is good! */
3077             }
3078         }
3079
3080         /*
3081          * Right. Now we know that adding this edge
3082          * would form a loop, and we know whether
3083          * that loop would be a viable solution or
3084          * not.
3085          *
3086          * If adding this edge produces a solution,
3087          * then we know we've found _a_ solution but
3088          * we don't know that it's _the_ solution -
3089          * if it were provably the solution then
3090          * we'd have deduced this edge some time ago
3091          * without the need to do loop detection. So
3092          * in this state we return SOLVER_AMBIGUOUS,
3093          * which has the effect that hitting Solve
3094          * on a user-provided puzzle will fill in a
3095          * solution but using the solver to
3096          * construct new puzzles won't consider this
3097          * a reasonable deduction for the user to
3098          * make.
3099          */
3100         progress = solver_set_line(sstate, i, val);
3101         assert(progress == TRUE);
3102         if (val == LINE_YES) {
3103             sstate->solver_status = SOLVER_AMBIGUOUS;
3104             goto finished_loop_deductionsing;
3105         }
3106     }
3107
3108     finished_loop_deductionsing:
3109     return progress ? DIFF_EASY : DIFF_MAX;
3110 }
3111
3112 /* This will return a dynamically allocated solver_state containing the (more)
3113  * solved grid */
3114 static solver_state *solve_game_rec(const solver_state *sstate_start)
3115 {
3116     solver_state *sstate;
3117
3118     /* Index of the solver we should call next. */
3119     int i = 0;
3120     
3121     /* As a speed-optimisation, we avoid re-running solvers that we know
3122      * won't make any progress.  This happens when a high-difficulty
3123      * solver makes a deduction that can only help other high-difficulty
3124      * solvers.
3125      * For example: if a new 'dline' flag is set by dline_deductions, the
3126      * trivial_deductions solver cannot do anything with this information.
3127      * If we've already run the trivial_deductions solver (because it's
3128      * earlier in the list), there's no point running it again.
3129      *
3130      * Therefore: if a solver is earlier in the list than "threshold_index",
3131      * we don't bother running it if it's difficulty level is less than
3132      * "threshold_diff".
3133      */
3134     int threshold_diff = 0;
3135     int threshold_index = 0;
3136     
3137     sstate = dup_solver_state(sstate_start);
3138
3139     check_caches(sstate);
3140
3141     while (i < NUM_SOLVERS) {
3142         if (sstate->solver_status == SOLVER_MISTAKE)
3143             return sstate;
3144         if (sstate->solver_status == SOLVER_SOLVED ||
3145             sstate->solver_status == SOLVER_AMBIGUOUS) {
3146             /* solver finished */
3147             break;
3148         }
3149
3150         if ((solver_diffs[i] >= threshold_diff || i >= threshold_index)
3151             && solver_diffs[i] <= sstate->diff) {
3152             /* current_solver is eligible, so use it */
3153             int next_diff = solver_fns[i](sstate);
3154             if (next_diff != DIFF_MAX) {
3155                 /* solver made progress, so use new thresholds and
3156                 * start again at top of list. */
3157                 threshold_diff = next_diff;
3158                 threshold_index = i;
3159                 i = 0;
3160                 continue;
3161             }
3162         }
3163         /* current_solver is ineligible, or failed to make progress, so
3164          * go to the next solver in the list */
3165         i++;
3166     }
3167
3168     if (sstate->solver_status == SOLVER_SOLVED ||
3169         sstate->solver_status == SOLVER_AMBIGUOUS) {
3170         /* s/LINE_UNKNOWN/LINE_NO/g */
3171         array_setall(sstate->state->lines, LINE_UNKNOWN, LINE_NO,
3172                      sstate->state->game_grid->num_edges);
3173         return sstate;
3174     }
3175
3176     return sstate;
3177 }
3178
3179 static char *solve_game(game_state *state, game_state *currstate,
3180                         char *aux, char **error)
3181 {
3182     char *soln = NULL;
3183     solver_state *sstate, *new_sstate;
3184
3185     sstate = new_solver_state(state, DIFF_MAX);
3186     new_sstate = solve_game_rec(sstate);
3187
3188     if (new_sstate->solver_status == SOLVER_SOLVED) {
3189         soln = encode_solve_move(new_sstate->state);
3190     } else if (new_sstate->solver_status == SOLVER_AMBIGUOUS) {
3191         soln = encode_solve_move(new_sstate->state);
3192         /**error = "Solver found ambiguous solutions"; */
3193     } else {
3194         soln = encode_solve_move(new_sstate->state);
3195         /**error = "Solver failed"; */
3196     }
3197
3198     free_solver_state(new_sstate);
3199     free_solver_state(sstate);
3200
3201     return soln;
3202 }
3203
3204 /* ----------------------------------------------------------------------
3205  * Drawing and mouse-handling
3206  */
3207
3208 static char *interpret_move(game_state *state, game_ui *ui, game_drawstate *ds,
3209                             int x, int y, int button)
3210 {
3211     grid *g = state->game_grid;
3212     grid_edge *e;
3213     int i;
3214     char *ret, buf[80];
3215     char button_char = ' ';
3216     enum line_state old_state;
3217
3218     button &= ~MOD_MASK;
3219
3220     /* Convert mouse-click (x,y) to grid coordinates */
3221     x -= BORDER(ds->tilesize);
3222     y -= BORDER(ds->tilesize);
3223     x = x * g->tilesize / ds->tilesize;
3224     y = y * g->tilesize / ds->tilesize;
3225     x += g->lowest_x;
3226     y += g->lowest_y;
3227
3228     e = grid_nearest_edge(g, x, y);
3229     if (e == NULL)
3230         return NULL;
3231
3232     i = e - g->edges;
3233
3234     /* I think it's only possible to play this game with mouse clicks, sorry */
3235     /* Maybe will add mouse drag support some time */
3236     old_state = state->lines[i];
3237
3238     switch (button) {
3239       case LEFT_BUTTON:
3240         switch (old_state) {
3241           case LINE_UNKNOWN:
3242             button_char = 'y';
3243             break;
3244           case LINE_YES:
3245 #ifdef STYLUS_BASED
3246             button_char = 'n';
3247             break;
3248 #endif
3249           case LINE_NO:
3250             button_char = 'u';
3251             break;
3252         }
3253         break;
3254       case MIDDLE_BUTTON:
3255         button_char = 'u';
3256         break;
3257       case RIGHT_BUTTON:
3258         switch (old_state) {
3259           case LINE_UNKNOWN:
3260             button_char = 'n';
3261             break;
3262           case LINE_NO:
3263 #ifdef STYLUS_BASED
3264             button_char = 'y';
3265             break;
3266 #endif
3267           case LINE_YES:
3268             button_char = 'u';
3269             break;
3270         }
3271         break;
3272       default:
3273         return NULL;
3274     }
3275
3276
3277     sprintf(buf, "%d%c", i, (int)button_char);
3278     ret = dupstr(buf);
3279
3280     return ret;
3281 }
3282
3283 static game_state *execute_move(game_state *state, char *move)
3284 {
3285     int i;
3286     game_state *newstate = dup_game(state);
3287
3288     if (move[0] == 'S') {
3289         move++;
3290         newstate->cheated = TRUE;
3291     }
3292
3293     while (*move) {
3294         i = atoi(move);
3295         if (i < 0 || i >= newstate->game_grid->num_edges)
3296             goto fail;
3297         move += strspn(move, "1234567890");
3298         switch (*(move++)) {
3299           case 'y':
3300             newstate->lines[i] = LINE_YES;
3301             break;
3302           case 'n':
3303             newstate->lines[i] = LINE_NO;
3304             break;
3305           case 'u':
3306             newstate->lines[i] = LINE_UNKNOWN;
3307             break;
3308           default:
3309             goto fail;
3310         }
3311     }
3312
3313     /*
3314      * Check for completion.
3315      */
3316     if (check_completion(newstate))
3317         newstate->solved = TRUE;
3318
3319     return newstate;
3320
3321     fail:
3322     free_game(newstate);
3323     return NULL;
3324 }
3325
3326 /* ----------------------------------------------------------------------
3327  * Drawing routines.
3328  */
3329
3330 /* Convert from grid coordinates to screen coordinates */
3331 static void grid_to_screen(const game_drawstate *ds, const grid *g,
3332                            int grid_x, int grid_y, int *x, int *y)
3333 {
3334     *x = grid_x - g->lowest_x;
3335     *y = grid_y - g->lowest_y;
3336     *x = *x * ds->tilesize / g->tilesize;
3337     *y = *y * ds->tilesize / g->tilesize;
3338     *x += BORDER(ds->tilesize);
3339     *y += BORDER(ds->tilesize);
3340 }
3341
3342 /* Returns (into x,y) position of centre of face for rendering the text clue.
3343  */
3344 static void face_text_pos(const game_drawstate *ds, const grid *g,
3345                           const grid_face *f, int *xret, int *yret)
3346 {
3347     int x, y, x0, y0, x1, y1, xbest, ybest, i, shift;
3348     long bestdist;
3349     int faceindex = f - g->faces;
3350
3351     /*
3352      * Return the cached position for this face, if we've already
3353      * worked it out.
3354      */
3355     if (ds->textx[faceindex] >= 0) {
3356         *xret = ds->textx[faceindex];
3357         *yret = ds->texty[faceindex];
3358         return;
3359     }
3360
3361     /*
3362      * Otherwise, try to find the point in the polygon with the
3363      * maximum distance to any edge or corner.
3364      *
3365      * Start by working out the face's bounding box, in grid
3366      * coordinates.
3367      */
3368     x0 = x1 = f->dots[0]->x;
3369     y0 = y1 = f->dots[0]->y;
3370     for (i = 1; i < f->order; i++) {
3371         if (x0 > f->dots[i]->x) x0 = f->dots[i]->x;
3372         if (x1 < f->dots[i]->x) x1 = f->dots[i]->x;
3373         if (y0 > f->dots[i]->y) y0 = f->dots[i]->y;
3374         if (y1 < f->dots[i]->y) y1 = f->dots[i]->y;
3375     }
3376
3377     /*
3378      * If the grid is at excessive resolution, decide on a scaling
3379      * factor to bring it within reasonable bounds so we don't have to
3380      * think too hard or suffer integer overflow.
3381      */
3382     shift = 0;
3383     while (x1 - x0 > 128 || y1 - y0 > 128) {
3384         shift++;
3385         x0 >>= 1;
3386         x1 >>= 1;
3387         y0 >>= 1;
3388         y1 >>= 1;
3389     }
3390
3391     /*
3392      * Now iterate over every point in that bounding box.
3393      */
3394     xbest = ybest = -1;
3395     bestdist = -1;
3396     for (y = y0; y <= y1; y++) {
3397         for (x = x0; x <= x1; x++) {
3398             /*
3399              * First, disqualify the point if it's not inside the
3400              * polygon, which we work out by counting the edges to the
3401              * right of the point. (For tiebreaking purposes when
3402              * edges start or end on our y-coordinate or go right
3403              * through it, we consider our point to be offset by a
3404              * small _positive_ epsilon in both the x- and
3405              * y-direction.)
3406              */
3407             int in = 0;
3408             for (i = 0; i < f->order; i++) {
3409                 int xs = f->edges[i]->dot1->x >> shift;
3410                 int xe = f->edges[i]->dot2->x >> shift;
3411                 int ys = f->edges[i]->dot1->y >> shift;
3412                 int ye = f->edges[i]->dot2->y >> shift;
3413                 if ((y >= ys && y < ye) || (y >= ye && y < ys)) {
3414                     /*
3415                      * The line goes past our y-position. Now we need
3416                      * to know if its x-coordinate when it does so is
3417                      * to our right.
3418                      *
3419                      * The x-coordinate in question is mathematically
3420                      * (y - ys) * (xe - xs) / (ye - ys), and we want
3421                      * to know whether (x - xs) >= that. Of course we
3422                      * avoid the division, so we can work in integers;
3423                      * to do this we must multiply both sides of the
3424                      * inequality by ye - ys, which means we must
3425                      * first check that's not negative.
3426                      */
3427                     int num = xe - xs, denom = ye - ys;
3428                     if (denom < 0) {
3429                         num = -num;
3430                         denom = -denom;
3431                     }
3432                     if ((x - xs) * denom >= (y - ys) * num)
3433                         in ^= 1;
3434                 }
3435             }
3436
3437             if (in) {
3438                 long mindist = LONG_MAX;
3439
3440                 /*
3441                  * This point is inside the polygon, so now we check
3442                  * its minimum distance to every edge and corner.
3443                  * First the corners ...
3444                  */
3445                 for (i = 0; i < f->order; i++) {
3446                     int xp = f->dots[i]->x >> shift;
3447                     int yp = f->dots[i]->y >> shift;
3448                     int dx = x - xp, dy = y - yp;
3449                     long dist = (long)dx*dx + (long)dy*dy;
3450                     if (mindist > dist)
3451                         mindist = dist;
3452                 }
3453
3454                 /*
3455                  * ... and now also check the perpendicular distance
3456                  * to every edge, if the perpendicular lies between
3457                  * the edge's endpoints.
3458                  */
3459                 for (i = 0; i < f->order; i++) {
3460                     int xs = f->edges[i]->dot1->x >> shift;
3461                     int xe = f->edges[i]->dot2->x >> shift;
3462                     int ys = f->edges[i]->dot1->y >> shift;
3463                     int ye = f->edges[i]->dot2->y >> shift;
3464
3465                     /*
3466                      * If s and e are our endpoints, and p our
3467                      * candidate circle centre, the foot of a
3468                      * perpendicular from p to the line se lies
3469                      * between s and e if and only if (p-s).(e-s) lies
3470                      * strictly between 0 and (e-s).(e-s).
3471                      */
3472                     int edx = xe - xs, edy = ye - ys;
3473                     int pdx = x - xs, pdy = y - ys;
3474                     long pde = (long)pdx * edx + (long)pdy * edy;
3475                     long ede = (long)edx * edx + (long)edy * edy;
3476                     if (0 < pde && pde < ede) {
3477                         /*
3478                          * Yes, the nearest point on this edge is
3479                          * closer than either endpoint, so we must
3480                          * take it into account by measuring the
3481                          * perpendicular distance to the edge and
3482                          * checking its square against mindist.
3483                          */
3484
3485                         long pdre = (long)pdx * edy - (long)pdy * edx;
3486                         long sqlen = pdre * pdre / ede;
3487
3488                         if (mindist > sqlen)
3489                             mindist = sqlen;
3490                     }
3491                 }
3492
3493                 /*
3494                  * Right. Now we know the biggest circle around this
3495                  * point, so we can check it against bestdist.
3496                  */
3497                 if (bestdist < mindist) {
3498                     bestdist = mindist;
3499                     xbest = x;
3500                     ybest = y;
3501                 }
3502             }
3503         }
3504     }
3505
3506     assert(bestdist >= 0);
3507
3508     /* convert to screen coordinates */
3509     grid_to_screen(ds, g, xbest << shift, ybest << shift,
3510                    &ds->textx[faceindex], &ds->texty[faceindex]);
3511
3512     *xret = ds->textx[faceindex];
3513     *yret = ds->texty[faceindex];
3514 }
3515
3516 static void game_redraw_clue(drawing *dr, game_drawstate *ds,
3517                              game_state *state, int i)
3518 {
3519     grid *g = state->game_grid;
3520     grid_face *f = g->faces + i;
3521     int x, y;
3522     char c[3];
3523
3524     if (state->clues[i] < 10) {
3525         c[0] = CLUE2CHAR(state->clues[i]);
3526         c[1] = '\0';
3527     } else {
3528         sprintf(c, "%d", state->clues[i]);
3529     }
3530
3531     face_text_pos(ds, g, f, &x, &y);
3532     draw_text(dr, x, y,
3533               FONT_VARIABLE, ds->tilesize/2,
3534               ALIGN_VCENTRE | ALIGN_HCENTRE,
3535               ds->clue_error[i] ? COL_MISTAKE :
3536               ds->clue_satisfied[i] ? COL_SATISFIED : COL_FOREGROUND, c);
3537 }
3538
3539 static const int loopy_line_redraw_phases[] = {
3540     COL_FAINT, COL_LINEUNKNOWN, COL_FOREGROUND, COL_HIGHLIGHT, COL_MISTAKE
3541 };
3542 #define NPHASES lenof(loopy_line_redraw_phases)
3543
3544 static void game_redraw_line(drawing *dr, game_drawstate *ds,
3545                              game_state *state, int i, int phase)
3546 {
3547     grid *g = state->game_grid;
3548     grid_edge *e = g->edges + i;
3549     int x1, x2, y1, y2;
3550     int xmin, ymin, xmax, ymax;
3551     int line_colour;
3552
3553     if (state->line_errors[i])
3554         line_colour = COL_MISTAKE;
3555     else if (state->lines[i] == LINE_UNKNOWN)
3556         line_colour = COL_LINEUNKNOWN;
3557     else if (state->lines[i] == LINE_NO)
3558         line_colour = COL_FAINT;
3559     else if (ds->flashing)
3560         line_colour = COL_HIGHLIGHT;
3561     else
3562         line_colour = COL_FOREGROUND;
3563     if (line_colour != loopy_line_redraw_phases[phase])
3564         return;
3565
3566     /* Convert from grid to screen coordinates */
3567     grid_to_screen(ds, g, e->dot1->x, e->dot1->y, &x1, &y1);
3568     grid_to_screen(ds, g, e->dot2->x, e->dot2->y, &x2, &y2);
3569
3570     xmin = min(x1, x2);
3571     xmax = max(x1, x2);
3572     ymin = min(y1, y2);
3573     ymax = max(y1, y2);
3574
3575     if (line_colour == COL_FAINT) {
3576         static int draw_faint_lines = -1;
3577         if (draw_faint_lines < 0) {
3578             char *env = getenv("LOOPY_FAINT_LINES");
3579             draw_faint_lines = (!env || (env[0] == 'y' ||
3580                                          env[0] == 'Y'));
3581         }
3582         if (draw_faint_lines)
3583             draw_line(dr, x1, y1, x2, y2, line_colour);
3584     } else {
3585         draw_thick_line(dr, 3.0,
3586                         x1 + 0.5, y1 + 0.5,
3587                         x2 + 0.5, y2 + 0.5,
3588                         line_colour);
3589     }
3590 }
3591
3592 static void game_redraw_dot(drawing *dr, game_drawstate *ds,
3593                             game_state *state, int i)
3594 {
3595     grid *g = state->game_grid;
3596     grid_dot *d = g->dots + i;
3597     int x, y;
3598
3599     grid_to_screen(ds, g, d->x, d->y, &x, &y);
3600     draw_circle(dr, x, y, 2, COL_FOREGROUND, COL_FOREGROUND);
3601 }
3602
3603 static void game_redraw(drawing *dr, game_drawstate *ds, game_state *oldstate,
3604                         game_state *state, int dir, game_ui *ui,
3605                         float animtime, float flashtime)
3606 {
3607 #define REDRAW_OBJECTS_LIMIT 16         /* Somewhat arbitrary tradeoff */
3608
3609     grid *g = state->game_grid;
3610     int border = BORDER(ds->tilesize);
3611     int i, phase;
3612     int flash_changed;
3613     int redraw_everything = FALSE;
3614
3615     int edges[REDRAW_OBJECTS_LIMIT], nedges = 0;
3616     int faces[REDRAW_OBJECTS_LIMIT], nfaces = 0;
3617
3618     /* Redrawing is somewhat involved.
3619      *
3620      * An update can theoretically affect an arbitrary number of edges
3621      * (consider, for example, completing or breaking a cycle which doesn't
3622      * satisfy all the clues -- we'll switch many edges between error and
3623      * normal states).  On the other hand, redrawing the whole grid takes a
3624      * while, making the game feel sluggish, and many updates are actually
3625      * quite well localized.
3626      *
3627      * This redraw algorithm attempts to cope with both situations gracefully
3628      * and correctly.  For localized changes, we set a clip rectangle, fill
3629      * it with background, and then redraw (a plausible but conservative
3630      * guess at) the objects which intersect the rectangle; if several
3631      * objects need redrawing, we'll do them individually.  However, if lots
3632      * of objects are affected, we'll just redraw everything.
3633      *
3634      * The reason for all of this is that it's just not safe to do the redraw
3635      * piecemeal.  If you try to draw an antialiased diagonal line over
3636      * itself, you get a slightly thicker antialiased diagonal line, which
3637      * looks rather ugly after a while.
3638      *
3639      * So, we take two passes over the grid.  The first attempts to work out
3640      * what needs doing, and the second actually does it.
3641      */
3642
3643     if (!ds->started)
3644         redraw_everything = TRUE;
3645     else {
3646
3647         /* First, trundle through the faces. */
3648         for (i = 0; i < g->num_faces; i++) {
3649             grid_face *f = g->faces + i;
3650             int sides = f->order;
3651             int clue_mistake;
3652             int clue_satisfied;
3653             int n = state->clues[i];
3654             if (n < 0)
3655                 continue;
3656
3657             clue_mistake = (face_order(state, i, LINE_YES) > n ||
3658                             face_order(state, i, LINE_NO ) > (sides-n));
3659             clue_satisfied = (face_order(state, i, LINE_YES) == n &&
3660                               face_order(state, i, LINE_NO ) == (sides-n));
3661
3662             if (clue_mistake != ds->clue_error[i] ||
3663                 clue_satisfied != ds->clue_satisfied[i]) {
3664                 ds->clue_error[i] = clue_mistake;
3665                 ds->clue_satisfied[i] = clue_satisfied;
3666                 if (nfaces == REDRAW_OBJECTS_LIMIT)
3667                     redraw_everything = TRUE;
3668                 else
3669                     faces[nfaces++] = i;
3670             }
3671         }
3672
3673         /* Work out what the flash state needs to be. */
3674         if (flashtime > 0 &&
3675             (flashtime <= FLASH_TIME/3 ||
3676              flashtime >= FLASH_TIME*2/3)) {
3677             flash_changed = !ds->flashing;
3678             ds->flashing = TRUE;
3679         } else {
3680             flash_changed = ds->flashing;
3681             ds->flashing = FALSE;
3682         }
3683
3684         /* Now, trundle through the edges. */
3685         for (i = 0; i < g->num_edges; i++) {
3686             char new_ds =
3687                 state->line_errors[i] ? DS_LINE_ERROR : state->lines[i];
3688             if (new_ds != ds->lines[i] ||
3689                 (flash_changed && state->lines[i] == LINE_YES)) {
3690                 ds->lines[i] = new_ds;
3691                 if (nedges == REDRAW_OBJECTS_LIMIT)
3692                     redraw_everything = TRUE;
3693                 else
3694                     edges[nedges++] = i;
3695             }
3696         }
3697     }
3698
3699     /* Pass one is now done.  Now we do the actual drawing. */
3700     if (redraw_everything) {
3701
3702         /* This is the unsubtle version. */
3703
3704         int grid_width = g->highest_x - g->lowest_x;
3705         int grid_height = g->highest_y - g->lowest_y;
3706         int w = grid_width * ds->tilesize / g->tilesize;
3707         int h = grid_height * ds->tilesize / g->tilesize;
3708
3709         draw_rect(dr, 0, 0, w + 2*border + 1, h + 2*border + 1,
3710                   COL_BACKGROUND);
3711
3712         for (i = 0; i < g->num_faces; i++)
3713             game_redraw_clue(dr, ds, state, i);
3714         for (phase = 0; phase < NPHASES; phase++)
3715             for (i = 0; i < g->num_edges; i++)
3716                 game_redraw_line(dr, ds, state, i, phase);
3717         for (i = 0; i < g->num_dots; i++)
3718             game_redraw_dot(dr, ds, state, i);
3719
3720         draw_update(dr, 0, 0, w + 2*border + 1, h + 2*border + 1);
3721     } else {
3722
3723         /* Right.  Now we roll up our sleeves. */
3724
3725         for (i = 0; i < nfaces; i++) {
3726             grid_face *f = g->faces + faces[i];
3727             int xx, yy;
3728             int x, y, w, h;
3729             int j;
3730
3731             /* There seems to be a certain amount of trial-and-error
3732              * involved in working out the correct bounding-box for
3733              * the text. */
3734             face_text_pos(ds, g, f, &xx, &yy);
3735
3736             x = xx - ds->tilesize/4 - 1; w = ds->tilesize/2 + 2;
3737             y = yy - ds->tilesize/4 - 3; h = ds->tilesize/2 + 5;
3738             clip(dr, x, y, w, h);
3739             draw_rect(dr, x, y, w, h, COL_BACKGROUND);
3740
3741             game_redraw_clue(dr, ds, state, faces[i]);
3742             for (phase = 0; phase < NPHASES; phase++)
3743                 for (j = 0; j < f->order; j++)
3744                     game_redraw_line(dr, ds, state, f->edges[j] - g->edges,
3745                                      phase);
3746             for (j = 0; j < f->order; j++)
3747                 game_redraw_dot(dr, ds, state, f->dots[j] - g->dots);
3748             unclip(dr);
3749             draw_update(dr, x, y, w, h);
3750         }
3751
3752         for (i = 0; i < nedges; i++) {
3753             grid_edge *e = g->edges + edges[i], *ee;
3754             int x1 = e->dot1->x;
3755             int y1 = e->dot1->y;
3756             int x2 = e->dot2->x;
3757             int y2 = e->dot2->y;
3758             int xmin, xmax, ymin, ymax;
3759             int j;
3760
3761             grid_to_screen(ds, g, x1, y1, &x1, &y1);
3762             grid_to_screen(ds, g, x2, y2, &x2, &y2);
3763             /* Allow extra margin for dots, and thickness of lines */
3764             xmin = min(x1, x2) - 2;
3765             xmax = max(x1, x2) + 2;
3766             ymin = min(y1, y2) - 2;
3767             ymax = max(y1, y2) + 2;
3768             /* For testing, I find it helpful to change COL_BACKGROUND
3769              * to COL_SATISFIED here. */
3770             clip(dr, xmin, ymin, xmax - xmin + 1, ymax - ymin + 1);
3771             draw_rect(dr, xmin, ymin, xmax - xmin + 1, ymax - ymin + 1,
3772                       COL_BACKGROUND);
3773
3774             if (e->face1)
3775                 game_redraw_clue(dr, ds, state, e->face1 - g->faces);
3776             if (e->face2)
3777                 game_redraw_clue(dr, ds, state, e->face2 - g->faces);
3778
3779             for (phase = 0; phase < NPHASES; phase++) {
3780                 game_redraw_line(dr, ds, state, edges[i], phase);
3781                 for (j = 0; j < e->dot1->order; j++) {
3782                     ee = e->dot1->edges[j];
3783                     if (ee != e)
3784                         game_redraw_line(dr, ds, state, ee - g->edges, phase);
3785                 }
3786                 for (j = 0; j < e->dot2->order; j++) {
3787                     ee = e->dot2->edges[j];
3788                     if (ee != e)
3789                         game_redraw_line(dr, ds, state, ee - g->edges, phase);
3790                 }
3791             }
3792             game_redraw_dot(dr, ds, state, e->dot1 - g->dots);
3793             game_redraw_dot(dr, ds, state, e->dot2 - g->dots);
3794
3795             unclip(dr);
3796             draw_update(dr, xmin, ymin, xmax - xmin + 1, ymax - ymin + 1);
3797         }
3798     }
3799
3800     ds->started = TRUE;
3801 }
3802
3803 static float game_flash_length(game_state *oldstate, game_state *newstate,
3804                                int dir, game_ui *ui)
3805 {
3806     if (!oldstate->solved  &&  newstate->solved &&
3807         !oldstate->cheated && !newstate->cheated) {
3808         return FLASH_TIME;
3809     }
3810
3811     return 0.0F;
3812 }
3813
3814 static void game_print_size(game_params *params, float *x, float *y)
3815 {
3816     int pw, ph;
3817
3818     /*
3819      * I'll use 7mm "squares" by default.
3820      */
3821     game_compute_size(params, 700, &pw, &ph);
3822     *x = pw / 100.0F;
3823     *y = ph / 100.0F;
3824 }
3825
3826 static void game_print(drawing *dr, game_state *state, int tilesize)
3827 {
3828     int ink = print_mono_colour(dr, 0);
3829     int i;
3830     game_drawstate ads, *ds = &ads;
3831     grid *g = state->game_grid;
3832
3833     ds->tilesize = tilesize;
3834
3835     for (i = 0; i < g->num_dots; i++) {
3836         int x, y;
3837         grid_to_screen(ds, g, g->dots[i].x, g->dots[i].y, &x, &y);
3838         draw_circle(dr, x, y, ds->tilesize / 15, ink, ink);
3839     }
3840
3841     /*
3842      * Clues.
3843      */
3844     for (i = 0; i < g->num_faces; i++) {
3845         grid_face *f = g->faces + i;
3846         int clue = state->clues[i];
3847         if (clue >= 0) {
3848             char c[2];
3849             int x, y;
3850             c[0] = CLUE2CHAR(clue);
3851             c[1] = '\0';
3852             face_text_pos(ds, g, f, &x, &y);
3853             draw_text(dr, x, y,
3854                       FONT_VARIABLE, ds->tilesize / 2,
3855                       ALIGN_VCENTRE | ALIGN_HCENTRE, ink, c);
3856         }
3857     }
3858
3859     /*
3860      * Lines.
3861      */
3862     for (i = 0; i < g->num_edges; i++) {
3863         int thickness = (state->lines[i] == LINE_YES) ? 30 : 150;
3864         grid_edge *e = g->edges + i;
3865         int x1, y1, x2, y2;
3866         grid_to_screen(ds, g, e->dot1->x, e->dot1->y, &x1, &y1);
3867         grid_to_screen(ds, g, e->dot2->x, e->dot2->y, &x2, &y2);
3868         if (state->lines[i] == LINE_YES)
3869         {
3870             /* (dx, dy) points from (x1, y1) to (x2, y2).
3871              * The line is then "fattened" in a perpendicular
3872              * direction to create a thin rectangle. */
3873             double d = sqrt(SQ((double)x1 - x2) + SQ((double)y1 - y2));
3874             double dx = (x2 - x1) / d;
3875             double dy = (y2 - y1) / d;
3876             int points[8];
3877
3878             dx = (dx * ds->tilesize) / thickness;
3879             dy = (dy * ds->tilesize) / thickness;
3880             points[0] = x1 + (int)dy;
3881             points[1] = y1 - (int)dx;
3882             points[2] = x1 - (int)dy;
3883             points[3] = y1 + (int)dx;
3884             points[4] = x2 - (int)dy;
3885             points[5] = y2 + (int)dx;
3886             points[6] = x2 + (int)dy;
3887             points[7] = y2 - (int)dx;
3888             draw_polygon(dr, points, 4, ink, ink);
3889         }
3890         else
3891         {
3892             /* Draw a dotted line */
3893             int divisions = 6;
3894             int j;
3895             for (j = 1; j < divisions; j++) {
3896                 /* Weighted average */
3897                 int x = (x1 * (divisions -j) + x2 * j) / divisions;
3898                 int y = (y1 * (divisions -j) + y2 * j) / divisions;
3899                 draw_circle(dr, x, y, ds->tilesize / thickness, ink, ink);
3900             }
3901         }
3902     }
3903 }
3904
3905 #ifdef COMBINED
3906 #define thegame loopy
3907 #endif
3908
3909 const struct game thegame = {
3910     "Loopy", "games.loopy", "loopy",
3911     default_params,
3912     game_fetch_preset,
3913     decode_params,
3914     encode_params,
3915     free_params,
3916     dup_params,
3917     TRUE, game_configure, custom_params,
3918     validate_params,
3919     new_game_desc,
3920     validate_desc,
3921     new_game,
3922     dup_game,
3923     free_game,
3924     1, solve_game,
3925     TRUE, game_can_format_as_text_now, game_text_format,
3926     new_ui,
3927     free_ui,
3928     encode_ui,
3929     decode_ui,
3930     game_changed_state,
3931     interpret_move,
3932     execute_move,
3933     PREFERRED_TILE_SIZE, game_compute_size, game_set_size,
3934     game_colours,
3935     game_new_drawstate,
3936     game_free_drawstate,
3937     game_redraw,
3938     game_anim_length,
3939     game_flash_length,
3940     TRUE, FALSE, game_print_size, game_print,
3941     FALSE /* wants_statusbar */,
3942     FALSE, game_timing_state,
3943     0,                                       /* mouse_priorities */
3944 };
3945
3946 #ifdef STANDALONE_SOLVER
3947
3948 /*
3949  * Half-hearted standalone solver. It can't output the solution to
3950  * anything but a square puzzle, and it can't log the deductions
3951  * it makes either. But it can solve square puzzles, and more
3952  * importantly it can use its solver to grade the difficulty of
3953  * any puzzle you give it.
3954  */
3955
3956 #include <stdarg.h>
3957
3958 int main(int argc, char **argv)
3959 {
3960     game_params *p;
3961     game_state *s;
3962     char *id = NULL, *desc, *err;
3963     int grade = FALSE;
3964     int ret, diff;
3965 #if 0 /* verbose solver not supported here (yet) */
3966     int really_verbose = FALSE;
3967 #endif
3968
3969     while (--argc > 0) {
3970         char *p = *++argv;
3971 #if 0 /* verbose solver not supported here (yet) */
3972         if (!strcmp(p, "-v")) {
3973             really_verbose = TRUE;
3974         } else
3975 #endif
3976         if (!strcmp(p, "-g")) {
3977             grade = TRUE;
3978         } else if (*p == '-') {
3979             fprintf(stderr, "%s: unrecognised option `%s'\n", argv[0], p);
3980             return 1;
3981         } else {
3982             id = p;
3983         }
3984     }
3985
3986     if (!id) {
3987         fprintf(stderr, "usage: %s [-g | -v] <game_id>\n", argv[0]);
3988         return 1;
3989     }
3990
3991     desc = strchr(id, ':');
3992     if (!desc) {
3993         fprintf(stderr, "%s: game id expects a colon in it\n", argv[0]);
3994         return 1;
3995     }
3996     *desc++ = '\0';
3997
3998     p = default_params();
3999     decode_params(p, id);
4000     err = validate_desc(p, desc);
4001     if (err) {
4002         fprintf(stderr, "%s: %s\n", argv[0], err);
4003         return 1;
4004     }
4005     s = new_game(NULL, p, desc);
4006
4007     /*
4008      * When solving an Easy puzzle, we don't want to bother the
4009      * user with Hard-level deductions. For this reason, we grade
4010      * the puzzle internally before doing anything else.
4011      */
4012     ret = -1;                          /* placate optimiser */
4013     for (diff = 0; diff < DIFF_MAX; diff++) {
4014         solver_state *sstate_new;
4015         solver_state *sstate = new_solver_state((game_state *)s, diff);
4016
4017         sstate_new = solve_game_rec(sstate);
4018
4019         if (sstate_new->solver_status == SOLVER_MISTAKE)
4020             ret = 0;
4021         else if (sstate_new->solver_status == SOLVER_SOLVED)
4022             ret = 1;
4023         else
4024             ret = 2;
4025
4026         free_solver_state(sstate_new);
4027         free_solver_state(sstate);
4028
4029         if (ret < 2)
4030             break;
4031     }
4032
4033     if (diff == DIFF_MAX) {
4034         if (grade)
4035             printf("Difficulty rating: harder than Hard, or ambiguous\n");
4036         else
4037             printf("Unable to find a unique solution\n");
4038     } else {
4039         if (grade) {
4040             if (ret == 0)
4041                 printf("Difficulty rating: impossible (no solution exists)\n");
4042             else if (ret == 1)
4043                 printf("Difficulty rating: %s\n", diffnames[diff]);
4044         } else {
4045             solver_state *sstate_new;
4046             solver_state *sstate = new_solver_state((game_state *)s, diff);
4047
4048             /* If we supported a verbose solver, we'd set verbosity here */
4049
4050             sstate_new = solve_game_rec(sstate);
4051
4052             if (sstate_new->solver_status == SOLVER_MISTAKE)
4053                 printf("Puzzle is inconsistent\n");
4054             else {
4055                 assert(sstate_new->solver_status == SOLVER_SOLVED);
4056                 if (s->grid_type == 0) {
4057                     fputs(game_text_format(sstate_new->state), stdout);
4058                 } else {
4059                     printf("Unable to output non-square grids\n");
4060                 }
4061             }
4062
4063             free_solver_state(sstate_new);
4064             free_solver_state(sstate);
4065         }
4066     }
4067
4068     return 0;
4069 }
4070
4071 #endif