net.c

   1 /*
   2  * net.c: Net game.
   3  */
   4
   5 #include <stdio.h>
   6 #include <stdlib.h>
   7 #include <string.h>
   8 #include <assert.h>
   9 #include <math.h>
  10
  11 #include "puzzles.h"
  12 #include "tree234.h"
  13
  14 #define PI 3.141592653589793238462643383279502884197169399
  15
  16 #define MATMUL(xr,yr,m,x,y) do { \
  17     float rx, ry, xx = (x), yy = (y), *mat = (m); \
  18     rx = mat[0] * xx + mat[2] * yy; \
  19     ry = mat[1] * xx + mat[3] * yy; \
  20     (xr) = rx; (yr) = ry; \
  21 } while (0)
  22
  23 /* Direction and other bitfields */
  24 #define R 0x01
  25 #define U 0x02
  26 #define L 0x04
  27 #define D 0x08
  28 #define LOCKED 0x10
  29 #define ACTIVE 0x20
  30 /* Corner flags go in the barriers array */
  31 #define RU 0x10
  32 #define UL 0x20
  33 #define LD 0x40
  34 #define DR 0x80
  35
  36 /* Rotations: Anticlockwise, Clockwise, Flip, general rotate */
  37 #define A(x) ( (((x) & 0x07) << 1) | (((x) & 0x08) >> 3) )
  38 #define C(x) ( (((x) & 0x0E) >> 1) | (((x) & 0x01) << 3) )
  39 #define F(x) ( (((x) & 0x0C) >> 2) | (((x) & 0x03) << 2) )
  40 #define ROT(x, n) ( ((n)&3) == 0 ? (x) : \
  41                     ((n)&3) == 1 ? A(x) : \
  42                     ((n)&3) == 2 ? F(x) : C(x) )
  43
  44 /* X and Y displacements */
  45 #define X(x) ( (x) == R ? +1 : (x) == L ? -1 : 0 )
  46 #define Y(x) ( (x) == D ? +1 : (x) == U ? -1 : 0 )
  47
  48 /* Bit count */
  49 #define COUNT(x) ( (((x) & 0x08) >> 3) + (((x) & 0x04) >> 2) + \
  50                    (((x) & 0x02) >> 1) + ((x) & 0x01) )
  51
  52 #define TILE_SIZE 32
  53 #define TILE_BORDER 1
  54 #define WINDOW_OFFSET 16
  55
  56 #define ROTATE_TIME 0.1
  57 #define FLASH_FRAME 0.05
  58
  59 enum {
  60     COL_BACKGROUND,
  61     COL_LOCKED,
  62     COL_BORDER,
  63     COL_WIRE,
  64     COL_ENDPOINT,
  65     COL_POWERED,
  66     COL_BARRIER,
  67     NCOLOURS
  68 };
  69
  70 struct game_params {
  71     int width;
  72     int height;
  73     int wrapping;
  74     float barrier_probability;
  75 };
  76
  77 struct game_state {
  78     int width, height, cx, cy, wrapping, completed, last_rotate_dir;
  79     unsigned char *tiles;
  80     unsigned char *barriers;
  81 };
  82
  83 #define OFFSET(x2,y2,x1,y1,dir,state) \
  84     ( (x2) = ((x1) + (state)->width + X((dir))) % (state)->width, \
  85       (y2) = ((y1) + (state)->height + Y((dir))) % (state)->height)
  86
  87 #define index(state, a, x, y) ( a[(y) * (state)->width + (x)] )
  88 #define tile(state, x, y)     index(state, (state)->tiles, x, y)
  89 #define barrier(state, x, y)  index(state, (state)->barriers, x, y)
  90
  91 struct xyd {
  92     int x, y, direction;
  93 };
  94
  95 static int xyd_cmp(void *av, void *bv) {
  96     struct xyd *a = (struct xyd *)av;
  97     struct xyd *b = (struct xyd *)bv;
  98     if (a->x < b->x)
  99         return -1;
 100     if (a->x > b->x)
 101         return +1;
 102     if (a->y < b->y)
 103         return -1;
 104     if (a->y > b->y)
 105         return +1;
 106     if (a->direction < b->direction)
 107         return -1;
 108     if (a->direction > b->direction)
 109         return +1;
 110     return 0;
 111 };
 112
 113 static struct xyd *new_xyd(int x, int y, int direction)
 114 {
 115     struct xyd *xyd = snew(struct xyd);
 116     xyd->x = x;
 117     xyd->y = y;
 118     xyd->direction = direction;
 119     return xyd;
 120 }
 121
 122 /* ----------------------------------------------------------------------
 123  * Manage game parameters.
 124  */
 125 game_params *default_params(void)
 126 {
 127     game_params *ret = snew(game_params);
 128
 129     ret->width = 5;
 130     ret->height = 5;
 131     ret->wrapping = FALSE;
 132     ret->barrier_probability = 0.0;
 133
 134     return ret;
 135 }
 136
 137 int game_fetch_preset(int i, char **name, game_params **params)
 138 {
 139     game_params *ret;
 140     char str[80];
 141     static const struct { int x, y, wrap; } values[] = {
 142         {5, 5, FALSE},
 143         {7, 7, FALSE},
 144         {9, 9, FALSE},
 145         {11, 11, FALSE},
 146         {13, 11, FALSE},
 147         {5, 5, TRUE},
 148         {7, 7, TRUE},
 149         {9, 9, TRUE},
 150         {11, 11, TRUE},
 151         {13, 11, TRUE},
 152     };
 153
 154     if (i < 0 || i >= lenof(values))
 155         return FALSE;
 156
 157     ret = snew(game_params);
 158     ret->width = values[i].x;
 159     ret->height = values[i].y;
 160     ret->wrapping = values[i].wrap;
 161     ret->barrier_probability = 0.0;
 162
 163     sprintf(str, "%dx%d%s", ret->width, ret->height,
 164             ret->wrapping ? " wrapping" : "");
 165
 166     *name = dupstr(str);
 167     *params = ret;
 168     return TRUE;
 169 }
 170
 171 void free_params(game_params *params)
 172 {
 173     sfree(params);
 174 }
 175
 176 game_params *dup_params(game_params *params)
 177 {
 178     game_params *ret = snew(game_params);
 179     *ret = *params;                    /* structure copy */
 180     return ret;
 181 }
 182
 183 /* ----------------------------------------------------------------------
 184  * Randomly select a new game seed.
 185  */
 186
 187 char *new_game_seed(game_params *params)
 188 {
 189     /*
 190      * The full description of a Net game is far too large to
 191      * encode directly in the seed, so by default we'll have to go
 192      * for the simple approach of providing a random-number seed.
 193      *
 194      * (This does not restrict me from _later on_ inventing a seed
 195      * string syntax which can never be generated by this code -
 196      * for example, strings beginning with a letter - allowing me
 197      * to type in a precise game, and have new_game detect it and
 198      * understand it and do something completely different.)
 199      */
 200     char buf[40];
 201     sprintf(buf, "%d", rand());
 202     return dupstr(buf);
 203 }
 204
 205 /* ----------------------------------------------------------------------
 206  * Construct an initial game state, given a seed and parameters.
 207  */
 208
 209 game_state *new_game(game_params *params, char *seed)
 210 {
 211     random_state *rs;
 212     game_state *state;
 213     tree234 *possibilities, *barriers;
 214     int w, h, x, y, nbarriers;
 215
 216     assert(params->width > 2);
 217     assert(params->height > 2);
 218
 219     /*
 220      * Create a blank game state.
 221      */
 222     state = snew(game_state);
 223     w = state->width = params->width;
 224     h = state->height = params->height;
 225     state->cx = state->width / 2;
 226     state->cy = state->height / 2;
 227     state->wrapping = params->wrapping;
 228     state->last_rotate_dir = +1;       /* *shrug* */
 229     state->completed = FALSE;
 230     state->tiles = snewn(state->width * state->height, unsigned char);
 231     memset(state->tiles, 0, state->width * state->height);
 232     state->barriers = snewn(state->width * state->height, unsigned char);
 233     memset(state->barriers, 0, state->width * state->height);
 234
 235     /*
 236      * Set up border barriers if this is a non-wrapping game.
 237      */
 238     if (!state->wrapping) {
 239         for (x = 0; x < state->width; x++) {
 240             barrier(state, x, 0) |= U;
 241             barrier(state, x, state->height-1) |= D;
 242         }
 243         for (y = 0; y < state->height; y++) {
 244             barrier(state, 0, y) |= L;
 245             barrier(state, state->width-1, y) |= R;
 246         }
 247     }
 248
 249     /*
 250      * Seed the internal random number generator.
 251      */
 252     rs = random_init(seed, strlen(seed));
 253
 254     /*
 255      * Construct the unshuffled grid.
 256      *
 257      * To do this, we simply start at the centre point, repeatedly
 258      * choose a random possibility out of the available ways to
 259      * extend a used square into an unused one, and do it. After
 260      * extending the third line out of a square, we remove the
 261      * fourth from the possibilities list to avoid any full-cross
 262      * squares (which would make the game too easy because they
 263      * only have one orientation).
 264      *
 265      * The slightly worrying thing is the avoidance of full-cross
 266      * squares. Can this cause our unsophisticated construction
 267      * algorithm to paint itself into a corner, by getting into a
 268      * situation where there are some unreached squares and the
 269      * only way to reach any of them is to extend a T-piece into a
 270      * full cross?
 271      *
 272      * Answer: no it can't, and here's a proof.
 273      *
 274      * Any contiguous group of such unreachable squares must be
 275      * surrounded on _all_ sides by T-pieces pointing away from the
 276      * group. (If not, then there is a square which can be extended
 277      * into one of the `unreachable' ones, and so it wasn't
 278      * unreachable after all.) In particular, this implies that
 279      * each contiguous group of unreachable squares must be
 280      * rectangular in shape (any deviation from that yields a
 281      * non-T-piece next to an `unreachable' square).
 282      *
 283      * So we have a rectangle of unreachable squares, with T-pieces
 284      * forming a solid border around the rectangle. The corners of
 285      * that border must be connected (since every tile connects all
 286      * the lines arriving in it), and therefore the border must
 287      * form a closed loop around the rectangle.
 288      *
 289      * But this can't have happened in the first place, since we
 290      * _know_ we've avoided creating closed loops! Hence, no such
 291      * situation can ever arise, and the naive grid construction
 292      * algorithm will guaranteeably result in a complete grid
 293      * containing no unreached squares, no full crosses _and_ no
 294      * closed loops. []
 295      */
 296     possibilities = newtree234(xyd_cmp);
 297
 298     add234(possibilities, new_xyd(state->cx, state->cy, R));
 299     add234(possibilities, new_xyd(state->cx, state->cy, U));
 300     add234(possibilities, new_xyd(state->cx, state->cy, L));
 301     add234(possibilities, new_xyd(state->cx, state->cy, D));
 302
 303     while (count234(possibilities) > 0) {
 304         int i;
 305         struct xyd *xyd;
 306         int x1, y1, d1, x2, y2, d2, d;
 307
 308         /*
 309          * Extract a randomly chosen possibility from the list.
 310          */
 311         i = random_upto(rs, count234(possibilities));
 312         xyd = delpos234(possibilities, i);
 313         x1 = xyd->x;
 314         y1 = xyd->y;
 315         d1 = xyd->direction;
 316         sfree(xyd);
 317
 318         OFFSET(x2, y2, x1, y1, d1, state);
 319         d2 = F(d1);
 320 #ifdef DEBUG
 321         printf("picked (%d,%d,%c) <-> (%d,%d,%c)\n",
 322                x1, y1, "0RU3L567D9abcdef"[d1], x2, y2, "0RU3L567D9abcdef"[d2]);
 323 #endif
 324
 325         /*
 326          * Make the connection. (We should be moving to an as yet
 327          * unused tile.)
 328          */
 329         tile(state, x1, y1) |= d1;
 330         assert(tile(state, x2, y2) == 0);
 331         tile(state, x2, y2) |= d2;
 332
 333         /*
 334          * If we have created a T-piece, remove its last
 335          * possibility.
 336          */
 337         if (COUNT(tile(state, x1, y1)) == 3) {
 338             struct xyd xyd1, *xydp;
 339
 340             xyd1.x = x1;
 341             xyd1.y = y1;
 342             xyd1.direction = 0x0F ^ tile(state, x1, y1);
 343
 344             xydp = find234(possibilities, &xyd1, NULL);
 345
 346             if (xydp) {
 347 #ifdef DEBUG
 348                 printf("T-piece; removing (%d,%d,%c)\n",
 349                        xydp->x, xydp->y, "0RU3L567D9abcdef"[xydp->direction]);
 350 #endif
 351                 del234(possibilities, xydp);
 352                 sfree(xydp);
 353             }
 354         }
 355
 356         /*
 357          * Remove all other possibilities that were pointing at the
 358          * tile we've just moved into.
 359          */
 360         for (d = 1; d < 0x10; d <<= 1) {
 361             int x3, y3, d3;
 362             struct xyd xyd1, *xydp;
 363
 364             OFFSET(x3, y3, x2, y2, d, state);
 365             d3 = F(d);
 366
 367             xyd1.x = x3;
 368             xyd1.y = y3;
 369             xyd1.direction = d3;
 370
 371             xydp = find234(possibilities, &xyd1, NULL);
 372
 373             if (xydp) {
 374 #ifdef DEBUG
 375                 printf("Loop avoidance; removing (%d,%d,%c)\n",
 376                        xydp->x, xydp->y, "0RU3L567D9abcdef"[xydp->direction]);
 377 #endif
 378                 del234(possibilities, xydp);
 379                 sfree(xydp);
 380             }
 381         }
 382
 383         /*
 384          * Add new possibilities to the list for moving _out_ of
 385          * the tile we have just moved into.
 386          */
 387         for (d = 1; d < 0x10; d <<= 1) {
 388             int x3, y3;
 389
 390             if (d == d2)
 391                 continue;              /* we've got this one already */
 392
 393             if (!state->wrapping) {
 394                 if (d == U && y2 == 0)
 395                     continue;
 396                 if (d == D && y2 == state->height-1)
 397                     continue;
 398                 if (d == L && x2 == 0)
 399                     continue;
 400                 if (d == R && x2 == state->width-1)
 401                     continue;
 402             }
 403
 404             OFFSET(x3, y3, x2, y2, d, state);
 405
 406             if (tile(state, x3, y3))
 407                 continue;              /* this would create a loop */
 408
 409 #ifdef DEBUG
 410             printf("New frontier; adding (%d,%d,%c)\n",
 411                    x2, y2, "0RU3L567D9abcdef"[d]);
 412 #endif
 413             add234(possibilities, new_xyd(x2, y2, d));
 414         }
 415     }
 416     /* Having done that, we should have no possibilities remaining. */
 417     assert(count234(possibilities) == 0);
 418     freetree234(possibilities);
 419
 420     /*
 421      * Now compute a list of the possible barrier locations.
 422      */
 423     barriers = newtree234(xyd_cmp);
 424     for (y = 0; y < state->height; y++) {
 425         for (x = 0; x < state->width; x++) {
 426
 427             if (!(tile(state, x, y) & R) &&
 428                 (state->wrapping || x < state->width-1))
 429                 add234(barriers, new_xyd(x, y, R));
 430             if (!(tile(state, x, y) & D) &&
 431                 (state->wrapping || y < state->height-1))
 432                 add234(barriers, new_xyd(x, y, D));
 433         }
 434     }
 435
 436     /*
 437      * Now shuffle the grid.
 438      */
 439     for (y = 0; y < state->height; y++) {
 440         for (x = 0; x < state->width; x++) {
 441             int orig = tile(state, x, y);
 442             int rot = random_upto(rs, 4);
 443             tile(state, x, y) = ROT(orig, rot);
 444         }
 445     }
 446
 447     /*
 448      * And now choose barrier locations. (We carefully do this
 449      * _after_ shuffling, so that changing the barrier rate in the
 450      * params while keeping the game seed the same will give the
 451      * same shuffled grid and _only_ change the barrier locations.
 452      * Also the way we choose barrier locations, by repeatedly
 453      * choosing one possibility from the list until we have enough,
 454      * is designed to ensure that raising the barrier rate while
 455      * keeping the seed the same will provide a superset of the
 456      * previous barrier set - i.e. if you ask for 10 barriers, and
 457      * then decide that's still too hard and ask for 20, you'll get
 458      * the original 10 plus 10 more, rather than getting 20 new
 459      * ones and the chance of remembering your first 10.)
 460      */
 461     nbarriers = params->barrier_probability * count234(barriers);
 462     assert(nbarriers >= 0 && nbarriers <= count234(barriers));
 463
 464     while (nbarriers > 0) {
 465         int i;
 466         struct xyd *xyd;
 467         int x1, y1, d1, x2, y2, d2;
 468
 469         /*
 470          * Extract a randomly chosen barrier from the list.
 471          */
 472         i = random_upto(rs, count234(barriers));
 473         xyd = delpos234(barriers, i);
 474
 475         assert(xyd != NULL);
 476
 477         x1 = xyd->x;
 478         y1 = xyd->y;
 479         d1 = xyd->direction;
 480         sfree(xyd);
 481
 482         OFFSET(x2, y2, x1, y1, d1, state);
 483         d2 = F(d1);
 484
 485         barrier(state, x1, y1) |= d1;
 486         barrier(state, x2, y2) |= d2;
 487
 488         nbarriers--;
 489     }
 490
 491     /*
 492      * Clean up the rest of the barrier list.
 493      */
 494     {
 495         struct xyd *xyd;
 496
 497         while ( (xyd = delpos234(barriers, 0)) != NULL)
 498             sfree(xyd);
 499
 500         freetree234(barriers);
 501     }
 502
 503     /*
 504      * Set up the barrier corner flags, for drawing barriers
 505      * prettily when they meet.
 506      */
 507     for (y = 0; y < state->height; y++) {
 508         for (x = 0; x < state->width; x++) {
 509             int dir;
 510
 511             for (dir = 1; dir < 0x10; dir <<= 1) {
 512                 int dir2 = A(dir);
 513                 int x1, y1, x2, y2, x3, y3;
 514                 int corner = FALSE;
 515
 516                 if (!(barrier(state, x, y) & dir))
 517                     continue;
 518
 519                 if (barrier(state, x, y) & dir2)
 520                     corner = TRUE;
 521
 522                 x1 = x + X(dir), y1 = y + Y(dir);
 523                 if (x1 >= 0 && x1 < state->width &&
 524                     y1 >= 0 && y1 < state->height &&
 525                     (barrier(state, x1, y1) & dir2))
 526                     corner = TRUE;
 527
 528                 x2 = x + X(dir2), y2 = y + Y(dir2);
 529                 if (x2 >= 0 && x2 < state->width &&
 530                     y2 >= 0 && y2 < state->height &&
 531                     (barrier(state, x2, y2) & dir))
 532                     corner = TRUE;
 533
 534                 if (corner) {
 535                     barrier(state, x, y) |= (dir << 4);
 536                     if (x1 >= 0 && x1 < state->width &&
 537                         y1 >= 0 && y1 < state->height)
 538                         barrier(state, x1, y1) |= (A(dir) << 4);
 539                     if (x2 >= 0 && x2 < state->width &&
 540                         y2 >= 0 && y2 < state->height)
 541                         barrier(state, x2, y2) |= (C(dir) << 4);
 542                     x3 = x + X(dir) + X(dir2), y3 = y + Y(dir) + Y(dir2);
 543                     if (x3 >= 0 && x3 < state->width &&
 544                         y3 >= 0 && y3 < state->height)
 545                         barrier(state, x3, y3) |= (F(dir) << 4);
 546                 }
 547             }
 548         }
 549     }
 550
 551     random_free(rs);
 552
 553     return state;
 554 }
 555
 556 game_state *dup_game(game_state *state)
 557 {
 558     game_state *ret;
 559
 560     ret = snew(game_state);
 561     ret->width = state->width;
 562     ret->height = state->height;
 563     ret->cx = state->cx;
 564     ret->cy = state->cy;
 565     ret->wrapping = state->wrapping;
 566     ret->completed = state->completed;
 567     ret->last_rotate_dir = state->last_rotate_dir;
 568     ret->tiles = snewn(state->width * state->height, unsigned char);
 569     memcpy(ret->tiles, state->tiles, state->width * state->height);
 570     ret->barriers = snewn(state->width * state->height, unsigned char);
 571     memcpy(ret->barriers, state->barriers, state->width * state->height);
 572
 573     return ret;
 574 }
 575
 576 void free_game(game_state *state)
 577 {
 578     sfree(state->tiles);
 579     sfree(state->barriers);
 580     sfree(state);
 581 }
 582
 583 /* ----------------------------------------------------------------------
 584  * Utility routine.
 585  */
 586
 587 /*
 588  * Compute which squares are reachable from the centre square, as a
 589  * quick visual aid to determining how close the game is to
 590  * completion. This is also a simple way to tell if the game _is_
 591  * completed - just call this function and see whether every square
 592  * is marked active.
 593  */
 594 static unsigned char *compute_active(game_state *state)
 595 {
 596     unsigned char *active;
 597     tree234 *todo;
 598     struct xyd *xyd;
 599
 600     active = snewn(state->width * state->height, unsigned char);
 601     memset(active, 0, state->width * state->height);
 602
 603     /*
 604      * We only store (x,y) pairs in todo, but it's easier to reuse
 605      * xyd_cmp and just store direction 0 every time.
 606      */
 607     todo = newtree234(xyd_cmp);
 608     index(state, active, state->cx, state->cy) = ACTIVE;
 609     add234(todo, new_xyd(state->cx, state->cy, 0));
 610
 611     while ( (xyd = delpos234(todo, 0)) != NULL) {
 612         int x1, y1, d1, x2, y2, d2;
 613
 614         x1 = xyd->x;
 615         y1 = xyd->y;
 616         sfree(xyd);
 617
 618         for (d1 = 1; d1 < 0x10; d1 <<= 1) {
 619             OFFSET(x2, y2, x1, y1, d1, state);
 620             d2 = F(d1);
 621
 622             /*
 623              * If the next tile in this direction is connected to
 624              * us, and there isn't a barrier in the way, and it
 625              * isn't already marked active, then mark it active and
 626              * add it to the to-examine list.
 627              */
 628             if ((tile(state, x1, y1) & d1) &&
 629                 (tile(state, x2, y2) & d2) &&
 630                 !(barrier(state, x1, y1) & d1) &&
 631                 !index(state, active, x2, y2)) {
 632                 index(state, active, x2, y2) = ACTIVE;
 633                 add234(todo, new_xyd(x2, y2, 0));
 634             }
 635         }
 636     }
 637     /* Now we expect the todo list to have shrunk to zero size. */
 638     assert(count234(todo) == 0);
 639     freetree234(todo);
 640
 641     return active;
 642 }
 643
 644 /* ----------------------------------------------------------------------
 645  * Process a move.
 646  */
 647 game_state *make_move(game_state *state, int x, int y, int button)
 648 {
 649     game_state *ret;
 650     int tx, ty, orig;
 651
 652     /*
 653      * All moves in Net are made with the mouse.
 654      */
 655     if (button != LEFT_BUTTON &&
 656         button != MIDDLE_BUTTON &&
 657         button != RIGHT_BUTTON)
 658         return NULL;
 659
 660     /*
 661      * The button must have been clicked on a valid tile.
 662      */
 663     x -= WINDOW_OFFSET + TILE_BORDER;
 664     y -= WINDOW_OFFSET + TILE_BORDER;
 665     if (x < 0 || y < 0)
 666         return NULL;
 667     tx = x / TILE_SIZE;
 668     ty = y / TILE_SIZE;
 669     if (tx >= state->width || ty >= state->height)
 670         return NULL;
 671     if (tx % TILE_SIZE >= TILE_SIZE - TILE_BORDER ||
 672         ty % TILE_SIZE >= TILE_SIZE - TILE_BORDER)
 673         return NULL;
 674
 675     /*
 676      * The middle button locks or unlocks a tile. (A locked tile
 677      * cannot be turned, and is visually marked as being locked.
 678      * This is a convenience for the player, so that once they are
 679      * sure which way round a tile goes, they can lock it and thus
 680      * avoid forgetting later on that they'd already done that one;
 681      * and the locking also prevents them turning the tile by
 682      * accident. If they change their mind, another middle click
 683      * unlocks it.)
 684      */
 685     if (button == MIDDLE_BUTTON) {
 686         ret = dup_game(state);
 687         tile(ret, tx, ty) ^= LOCKED;
 688         return ret;
 689     }
 690
 691     /*
 692      * The left and right buttons have no effect if clicked on a
 693      * locked tile.
 694      */
 695     if (tile(state, tx, ty) & LOCKED)
 696         return NULL;
 697
 698     /*
 699      * Otherwise, turn the tile one way or the other. Left button
 700      * turns anticlockwise; right button turns clockwise.
 701      */
 702     ret = dup_game(state);
 703     orig = tile(ret, tx, ty);
 704     if (button == LEFT_BUTTON) {
 705         tile(ret, tx, ty) = A(orig);
 706         ret->last_rotate_dir = +1;
 707     } else {
 708         tile(ret, tx, ty) = C(orig);
 709         ret->last_rotate_dir = -1;
 710     }
 711
 712     /*
 713      * Check whether the game has been completed.
 714      */
 715     {
 716         unsigned char *active = compute_active(ret);
 717         int x1, y1;
 718         int complete = TRUE;
 719
 720         for (x1 = 0; x1 < ret->width; x1++)
 721             for (y1 = 0; y1 < ret->height; y1++)
 722                 if (!index(ret, active, x1, y1)) {
 723                     complete = FALSE;
 724                     goto break_label;  /* break out of two loops at once */
 725                 }
 726         break_label:
 727
 728         sfree(active);
 729
 730         if (complete)
 731             ret->completed = TRUE;
 732     }
 733
 734     return ret;
 735 }
 736
 737 /* ----------------------------------------------------------------------
 738  * Routines for drawing the game position on the screen.
 739  */
 740
 741 struct game_drawstate {
 742     int started;
 743     int width, height;
 744     unsigned char *visible;
 745 };
 746
 747 game_drawstate *game_new_drawstate(game_state *state)
 748 {
 749     game_drawstate *ds = snew(game_drawstate);
 750
 751     ds->started = FALSE;
 752     ds->width = state->width;
 753     ds->height = state->height;
 754     ds->visible = snewn(state->width * state->height, unsigned char);
 755     memset(ds->visible, 0xFF, state->width * state->height);
 756
 757     return ds;
 758 }
 759
 760 void game_free_drawstate(game_drawstate *ds)
 761 {
 762     sfree(ds->visible);
 763     sfree(ds);
 764 }
 765
 766 void game_size(game_params *params, int *x, int *y)
 767 {
 768     *x = WINDOW_OFFSET * 2 + TILE_SIZE * params->width + TILE_BORDER;
 769     *y = WINDOW_OFFSET * 2 + TILE_SIZE * params->height + TILE_BORDER;
 770 }
 771
 772 float *game_colours(frontend *fe, game_state *state, int *ncolours)
 773 {
 774     float *ret;
 775
 776     ret = snewn(NCOLOURS * 3, float);
 777     *ncolours = NCOLOURS;
 778
 779     /*
 780      * Basic background colour is whatever the front end thinks is
 781      * a sensible default.
 782      */
 783     frontend_default_colour(fe, &ret[COL_BACKGROUND * 3]);
 784
 785     /*
 786      * Wires are black.
 787      */
 788     ret[COL_WIRE * 3 + 0] = 0.0;
 789     ret[COL_WIRE * 3 + 1] = 0.0;
 790     ret[COL_WIRE * 3 + 2] = 0.0;
 791
 792     /*
 793      * Powered wires and powered endpoints are cyan.
 794      */
 795     ret[COL_POWERED * 3 + 0] = 0.0;
 796     ret[COL_POWERED * 3 + 1] = 1.0;
 797     ret[COL_POWERED * 3 + 2] = 1.0;
 798
 799     /*
 800      * Barriers are red.
 801      */
 802     ret[COL_BARRIER * 3 + 0] = 1.0;
 803     ret[COL_BARRIER * 3 + 1] = 0.0;
 804     ret[COL_BARRIER * 3 + 2] = 0.0;
 805
 806     /*
 807      * Unpowered endpoints are blue.
 808      */
 809     ret[COL_ENDPOINT * 3 + 0] = 0.0;
 810     ret[COL_ENDPOINT * 3 + 1] = 0.0;
 811     ret[COL_ENDPOINT * 3 + 2] = 1.0;
 812
 813     /*
 814      * Tile borders are a darker grey than the background.
 815      */
 816     ret[COL_BORDER * 3 + 0] = 0.5 * ret[COL_BACKGROUND * 3 + 0];
 817     ret[COL_BORDER * 3 + 1] = 0.5 * ret[COL_BACKGROUND * 3 + 1];
 818     ret[COL_BORDER * 3 + 2] = 0.5 * ret[COL_BACKGROUND * 3 + 2];
 819
 820     /*
 821      * Locked tiles are a grey in between those two.
 822      */
 823     ret[COL_LOCKED * 3 + 0] = 0.75 * ret[COL_BACKGROUND * 3 + 0];
 824     ret[COL_LOCKED * 3 + 1] = 0.75 * ret[COL_BACKGROUND * 3 + 1];
 825     ret[COL_LOCKED * 3 + 2] = 0.75 * ret[COL_BACKGROUND * 3 + 2];
 826
 827     return ret;
 828 }
 829
 830 static void draw_thick_line(frontend *fe, int x1, int y1, int x2, int y2,
 831                             int colour)
 832 {
 833     draw_line(fe, x1-1, y1, x2-1, y2, COL_WIRE);
 834     draw_line(fe, x1+1, y1, x2+1, y2, COL_WIRE);
 835     draw_line(fe, x1, y1-1, x2, y2-1, COL_WIRE);
 836     draw_line(fe, x1, y1+1, x2, y2+1, COL_WIRE);
 837     draw_line(fe, x1, y1, x2, y2, colour);
 838 }
 839
 840 static void draw_rect_coords(frontend *fe, int x1, int y1, int x2, int y2,
 841                              int colour)
 842 {
 843     int mx = (x1 < x2 ? x1 : x2);
 844     int my = (y1 < y2 ? y1 : y2);
 845     int dx = (x2 + x1 - 2*mx + 1);
 846     int dy = (y2 + y1 - 2*my + 1);
 847
 848     draw_rect(fe, mx, my, dx, dy, colour);
 849 }
 850
 851 static void draw_barrier_corner(frontend *fe, int x, int y, int dir, int phase)
 852 {
 853     int bx = WINDOW_OFFSET + TILE_SIZE * x;
 854     int by = WINDOW_OFFSET + TILE_SIZE * y;
 855     int x1, y1, dx, dy, dir2;
 856
 857     dir >>= 4;
 858
 859     dir2 = A(dir);
 860     dx = X(dir) + X(dir2);
 861     dy = Y(dir) + Y(dir2);
 862     x1 = (dx > 0 ? TILE_SIZE+TILE_BORDER-1 : 0);
 863     y1 = (dy > 0 ? TILE_SIZE+TILE_BORDER-1 : 0);
 864
 865     if (phase == 0) {
 866         draw_rect_coords(fe, bx+x1, by+y1,
 867                          bx+x1-TILE_BORDER*dx, by+y1-(TILE_BORDER-1)*dy,
 868                          COL_WIRE);
 869         draw_rect_coords(fe, bx+x1, by+y1,
 870                          bx+x1-(TILE_BORDER-1)*dx, by+y1-TILE_BORDER*dy,
 871                          COL_WIRE);
 872     } else {
 873         draw_rect_coords(fe, bx+x1, by+y1,
 874                          bx+x1-(TILE_BORDER-1)*dx, by+y1-(TILE_BORDER-1)*dy,
 875                          COL_BARRIER);
 876     }
 877 }
 878
 879 static void draw_barrier(frontend *fe, int x, int y, int dir, int phase)
 880 {
 881     int bx = WINDOW_OFFSET + TILE_SIZE * x;
 882     int by = WINDOW_OFFSET + TILE_SIZE * y;
 883     int x1, y1, w, h;
 884
 885     x1 = (X(dir) > 0 ? TILE_SIZE : X(dir) == 0 ? TILE_BORDER : 0);
 886     y1 = (Y(dir) > 0 ? TILE_SIZE : Y(dir) == 0 ? TILE_BORDER : 0);
 887     w = (X(dir) ? TILE_BORDER : TILE_SIZE - TILE_BORDER);
 888     h = (Y(dir) ? TILE_BORDER : TILE_SIZE - TILE_BORDER);
 889
 890     if (phase == 0) {
 891         draw_rect(fe, bx+x1-X(dir), by+y1-Y(dir), w, h, COL_WIRE);
 892     } else {
 893         draw_rect(fe, bx+x1, by+y1, w, h, COL_BARRIER);
 894     }
 895 }
 896
 897 static void draw_tile(frontend *fe, game_state *state, int x, int y, int tile,
 898                       float angle)
 899 {
 900     int bx = WINDOW_OFFSET + TILE_SIZE * x;
 901     int by = WINDOW_OFFSET + TILE_SIZE * y;
 902     float matrix[4];
 903     float cx, cy, ex, ey, tx, ty;
 904     int dir, col, phase;
 905
 906     /*
 907      * When we draw a single tile, we must draw everything up to
 908      * and including the borders around the tile. This means that
 909      * if the neighbouring tiles have connections to those borders,
 910      * we must draw those connections on the borders themselves.
 911      *
 912      * This would be terribly fiddly if we ever had to draw a tile
 913      * while its neighbour was in mid-rotate, because we'd have to
 914      * arrange to _know_ that the neighbour was being rotated and
 915      * hence had an anomalous effect on the redraw of this tile.
 916      * Fortunately, the drawing algorithm avoids ever calling us in
 917      * this circumstance: we're either drawing lots of straight
 918      * tiles at game start or after a move is complete, or we're
 919      * repeatedly drawing only the rotating tile. So no problem.
 920      */
 921
 922     /*
 923      * So. First blank the tile out completely: draw a big
 924      * rectangle in border colour, and a smaller rectangle in
 925      * background colour to fill it in.
 926      */
 927     draw_rect(fe, bx, by, TILE_SIZE+TILE_BORDER, TILE_SIZE+TILE_BORDER,
 928               COL_BORDER);
 929     draw_rect(fe, bx+TILE_BORDER, by+TILE_BORDER,
 930               TILE_SIZE-TILE_BORDER, TILE_SIZE-TILE_BORDER,
 931               tile & LOCKED ? COL_LOCKED : COL_BACKGROUND);
 932
 933     /*
 934      * Set up the rotation matrix.
 935      */
 936     matrix[0] = cos(angle * PI / 180.0);
 937     matrix[1] = -sin(angle * PI / 180.0);
 938     matrix[2] = sin(angle * PI / 180.0);
 939     matrix[3] = cos(angle * PI / 180.0);
 940
 941     /*
 942      * Draw the wires.
 943      */
 944     cx = cy = TILE_BORDER + (TILE_SIZE-TILE_BORDER) / 2.0 - 0.5;
 945     col = (tile & ACTIVE ? COL_POWERED : COL_WIRE);
 946     for (dir = 1; dir < 0x10; dir <<= 1) {
 947         if (tile & dir) {
 948             ex = (TILE_SIZE - TILE_BORDER - 1.0) / 2.0 * X(dir);
 949             ey = (TILE_SIZE - TILE_BORDER - 1.0) / 2.0 * Y(dir);
 950             MATMUL(tx, ty, matrix, ex, ey);
 951             draw_thick_line(fe, bx+cx, by+cy, bx+(cx+tx), by+(cy+ty),
 952                             COL_WIRE);
 953         }
 954     }
 955     for (dir = 1; dir < 0x10; dir <<= 1) {
 956         if (tile & dir) {
 957             ex = (TILE_SIZE - TILE_BORDER - 1.0) / 2.0 * X(dir);
 958             ey = (TILE_SIZE - TILE_BORDER - 1.0) / 2.0 * Y(dir);
 959             MATMUL(tx, ty, matrix, ex, ey);
 960             draw_line(fe, bx+cx, by+cy, bx+(cx+tx), by+(cy+ty), col);
 961         }
 962     }
 963
 964     /*
 965      * Draw the box in the middle. We do this in blue if the tile
 966      * is an unpowered endpoint, in cyan if the tile is a powered
 967      * endpoint, in black if the tile is the centrepiece, and
 968      * otherwise not at all.
 969      */
 970     col = -1;
 971     if (x == state->cx && y == state->cy)
 972         col = COL_WIRE;
 973     else if (COUNT(tile) == 1) {
 974         col = (tile & ACTIVE ? COL_POWERED : COL_ENDPOINT);
 975     }
 976     if (col >= 0) {
 977         int i, points[8];
 978
 979         points[0] = +1; points[1] = +1;
 980         points[2] = +1; points[3] = -1;
 981         points[4] = -1; points[5] = -1;
 982         points[6] = -1; points[7] = +1;
 983
 984         for (i = 0; i < 8; i += 2) {
 985             ex = (TILE_SIZE * 0.24) * points[i];
 986             ey = (TILE_SIZE * 0.24) * points[i+1];
 987             MATMUL(tx, ty, matrix, ex, ey);
 988             points[i] = bx+cx+tx;
 989             points[i+1] = by+cy+ty;
 990         }
 991
 992         draw_polygon(fe, points, 4, TRUE, col);
 993         draw_polygon(fe, points, 4, FALSE, COL_WIRE);
 994     }
 995
 996     /*
 997      * Draw the points on the border if other tiles are connected
 998      * to us.
 999      */
1000     for (dir = 1; dir < 0x10; dir <<= 1) {
1001         int dx, dy, px, py, lx, ly, vx, vy, ox, oy;
1002
1003         dx = X(dir);
1004         dy = Y(dir);
1005
1006         ox = x + dx;
1007         oy = y + dy;
1008
1009         if (ox < 0 || ox >= state->width || oy < 0 || oy >= state->height)
1010             continue;
1011
1012         if (!(tile(state, ox, oy) & F(dir)))
1013             continue;
1014
1015         px = bx + (dx>0 ? TILE_SIZE + TILE_BORDER - 1 : dx<0 ? 0 : cx);
1016         py = by + (dy>0 ? TILE_SIZE + TILE_BORDER - 1 : dy<0 ? 0 : cy);
1017         lx = dx * (TILE_BORDER-1);
1018         ly = dy * (TILE_BORDER-1);
1019         vx = (dy ? 1 : 0);
1020         vy = (dx ? 1 : 0);
1021
1022         if (angle == 0.0 && (tile & dir)) {
1023             /*
1024              * If we are fully connected to the other tile, we must
1025              * draw right across the tile border. (We can use our
1026              * own ACTIVE state to determine what colour to do this
1027              * in: if we are fully connected to the other tile then
1028              * the two ACTIVE states will be the same.)
1029              */
1030             draw_rect_coords(fe, px-vx, py-vy, px+lx+vx, py+ly+vy, COL_WIRE);
1031             draw_rect_coords(fe, px, py, px+lx, py+ly,
1032                              (tile & ACTIVE) ? COL_POWERED : COL_WIRE);
1033         } else {
1034             /*
1035              * The other tile extends into our border, but isn't
1036              * actually connected to us. Just draw a single black
1037              * dot.
1038              */
1039             draw_rect_coords(fe, px, py, px, py, COL_WIRE);
1040         }
1041     }
1042
1043     /*
1044      * Draw barrier corners, and then barriers.
1045      */
1046     for (phase = 0; phase < 2; phase++) {
1047         for (dir = 1; dir < 0x10; dir <<= 1)
1048             if (barrier(state, x, y) & (dir << 4))
1049                 draw_barrier_corner(fe, x, y, dir << 4, phase);
1050         for (dir = 1; dir < 0x10; dir <<= 1)
1051             if (barrier(state, x, y) & dir)
1052                 draw_barrier(fe, x, y, dir, phase);
1053     }
1054
1055     draw_update(fe, bx, by, TILE_SIZE+TILE_BORDER, TILE_SIZE+TILE_BORDER);
1056 }
1057
1058 void game_redraw(frontend *fe, game_drawstate *ds, game_state *oldstate,
1059                  game_state *state, float t)
1060 {
1061     int x, y, tx, ty, frame;
1062     unsigned char *active;
1063     float angle = 0.0;
1064
1065     /*
1066      * Clear the screen and draw the exterior barrier lines if this
1067      * is our first call.
1068      */
1069     if (!ds->started) {
1070         int phase;
1071
1072         ds->started = TRUE;
1073
1074         draw_rect(fe, 0, 0,
1075                   WINDOW_OFFSET * 2 + TILE_SIZE * state->width + TILE_BORDER,
1076                   WINDOW_OFFSET * 2 + TILE_SIZE * state->height + TILE_BORDER,
1077                   COL_BACKGROUND);
1078         draw_update(fe, 0, 0,
1079                     WINDOW_OFFSET*2 + TILE_SIZE*state->width + TILE_BORDER,
1080                     WINDOW_OFFSET*2 + TILE_SIZE*state->height + TILE_BORDER);
1081
1082         for (phase = 0; phase < 2; phase++) {
1083
1084             for (x = 0; x < ds->width; x++) {
1085                 if (barrier(state, x, 0) & UL)
1086                     draw_barrier_corner(fe, x, -1, LD, phase);
1087                 if (barrier(state, x, 0) & RU)
1088                     draw_barrier_corner(fe, x, -1, DR, phase);
1089                 if (barrier(state, x, 0) & U)
1090                     draw_barrier(fe, x, -1, D, phase);
1091                 if (barrier(state, x, ds->height-1) & DR)
1092                     draw_barrier_corner(fe, x, ds->height, RU, phase);
1093                 if (barrier(state, x, ds->height-1) & LD)
1094                     draw_barrier_corner(fe, x, ds->height, UL, phase);
1095                 if (barrier(state, x, ds->height-1) & D)
1096                     draw_barrier(fe, x, ds->height, U, phase);
1097             }
1098
1099             for (y = 0; y < ds->height; y++) {
1100                 if (barrier(state, 0, y) & UL)
1101                     draw_barrier_corner(fe, -1, y, RU, phase);
1102                 if (barrier(state, 0, y) & LD)
1103                     draw_barrier_corner(fe, -1, y, DR, phase);
1104                 if (barrier(state, 0, y) & L)
1105                     draw_barrier(fe, -1, y, R, phase);
1106                 if (barrier(state, ds->width-1, y) & RU)
1107                     draw_barrier_corner(fe, ds->width, y, UL, phase);
1108                 if (barrier(state, ds->width-1, y) & DR)
1109                     draw_barrier_corner(fe, ds->width, y, LD, phase);
1110                 if (barrier(state, ds->width-1, y) & R)
1111                     draw_barrier(fe, ds->width, y, L, phase);
1112             }
1113         }
1114     }
1115
1116     tx = ty = -1;
1117     frame = -1;
1118     if (oldstate && (t < ROTATE_TIME)) {
1119         /*
1120          * We're animating a tile rotation. Find the turning tile,
1121          * if any.
1122          */
1123         for (x = 0; x < oldstate->width; x++)
1124             for (y = 0; y < oldstate->height; y++)
1125                 if ((tile(oldstate, x, y) ^ tile(state, x, y)) & 0xF) {
1126                     tx = x, ty = y;
1127                     goto break_label;  /* leave both loops at once */
1128                 }
1129         break_label:
1130
1131         if (tx >= 0) {
1132             if (tile(state, tx, ty) == ROT(tile(oldstate, tx, ty),
1133                                            state->last_rotate_dir))
1134                 angle = state->last_rotate_dir * 90.0 * (t / ROTATE_TIME);
1135             else
1136                 angle = state->last_rotate_dir * -90.0 * (t / ROTATE_TIME);
1137             state = oldstate;
1138         }
1139     } else if (t > ROTATE_TIME) {
1140         /*
1141          * We're animating a completion flash. Find which frame
1142          * we're at.
1143          */
1144         frame = (t - ROTATE_TIME) / FLASH_FRAME;
1145     }
1146
1147     /*
1148      * Draw any tile which differs from the way it was last drawn.
1149      */
1150     active = compute_active(state);
1151
1152     for (x = 0; x < ds->width; x++)
1153         for (y = 0; y < ds->height; y++) {
1154             unsigned char c = tile(state, x, y) | index(state, active, x, y);
1155
1156             /*
1157              * In a completion flash, we adjust the LOCKED bit
1158              * depending on our distance from the centre point and
1159              * the frame number.
1160              */
1161             if (frame >= 0) {
1162                 int xdist, ydist, dist;
1163                 xdist = (x < state->cx ? state->cx - x : x - state->cx);
1164                 ydist = (y < state->cy ? state->cy - y : y - state->cy);
1165                 dist = (xdist > ydist ? xdist : ydist);
1166
1167                 if (frame >= dist && frame < dist+4) {
1168                     int lock = (frame - dist) & 1;
1169                     lock = lock ? LOCKED : 0;
1170                     c = (c &~ LOCKED) | lock;
1171                 }
1172             }
1173
1174             if (index(state, ds->visible, x, y) != c ||
1175                 index(state, ds->visible, x, y) == 0xFF ||
1176                 (x == tx && y == ty)) {
1177                 draw_tile(fe, state, x, y, c,
1178                           (x == tx && y == ty ? angle : 0.0));
1179                 if (x == tx && y == ty)
1180                     index(state, ds->visible, x, y) = 0xFF;
1181                 else
1182                     index(state, ds->visible, x, y) = c;
1183             }
1184         }
1185
1186     sfree(active);
1187 }
1188
1189 float game_anim_length(game_state *oldstate, game_state *newstate)
1190 {
1191     float ret = 0.0;
1192     int x, y;
1193
1194     /*
1195      * If there's a tile which has been rotated, allow time to
1196      * animate its rotation.
1197      */
1198     for (x = 0; x < oldstate->width; x++)
1199         for (y = 0; y < oldstate->height; y++)
1200             if ((tile(oldstate, x, y) ^ tile(newstate, x, y)) & 0xF) {
1201                 ret = ROTATE_TIME;
1202                 goto break_label;      /* leave both loops at once */
1203             }
1204     break_label:
1205
1206     /*
1207      * Also, if the game has just been completed, allow time for a
1208      * completion flash.
1209      */
1210     if (!oldstate->completed && newstate->completed) {
1211         int size;
1212         size = 0;
1213         if (size < newstate->cx+1)
1214             size = newstate->cx+1;
1215         if (size < newstate->cy+1)
1216             size = newstate->cy+1;
1217         if (size < newstate->width - newstate->cx)
1218             size = newstate->width - newstate->cx;
1219         if (size < newstate->height - newstate->cy)
1220             size = newstate->height - newstate->cy;
1221         ret += FLASH_FRAME * (size+4);
1222     }
1223
1224     return ret;
1225 }