pattern.c

   1 /*
   2  * pattern.c: the pattern-reconstruction game known as `nonograms'.
   3  */
   4
   5 #include <stdio.h>
   6 #include <stdlib.h>
   7 #include <string.h>
   8 #include <assert.h>
   9 #include <ctype.h>
  10 #include <math.h>
  11
  12 #include "puzzles.h"
  13
  14 #define max(x,y) ( (x)>(y) ? (x):(y) )
  15 #define min(x,y) ( (x)<(y) ? (x):(y) )
  16
  17 enum {
  18     COL_BACKGROUND,
  19     COL_EMPTY,
  20     COL_FULL,
  21     COL_UNKNOWN,
  22     COL_GRID,
  23     NCOLOURS
  24 };
  25
  26 #define BORDER 18
  27 #define TLBORDER(d) ( (d) / 5 + 2 )
  28 #define GUTTER 12
  29 #define TILE_SIZE 24
  30
  31 #define FROMCOORD(d, x) \
  32         ( ((x) - (BORDER + GUTTER + TILE_SIZE * TLBORDER(d))) / TILE_SIZE )
  33
  34 #define SIZE(d) (2*BORDER + GUTTER + TILE_SIZE * (TLBORDER(d) + (d)))
  35
  36 #define TOCOORD(d, x) (BORDER + GUTTER + TILE_SIZE * (TLBORDER(d) + (x)))
  37
  38 struct game_params {
  39     int w, h;
  40 };
  41
  42 #define GRID_UNKNOWN 2
  43 #define GRID_FULL 1
  44 #define GRID_EMPTY 0
  45
  46 struct game_state {
  47     int w, h;
  48     unsigned char *grid;
  49     int rowsize;
  50     int *rowdata, *rowlen;
  51     int completed, cheated;
  52 };
  53
  54 #define FLASH_TIME 0.13F
  55
  56 static game_params *default_params(void)
  57 {
  58     game_params *ret = snew(game_params);
  59
  60     ret->w = ret->h = 15;
  61
  62     return ret;
  63 }
  64
  65 static int game_fetch_preset(int i, char **name, game_params **params)
  66 {
  67     game_params *ret;
  68     char str[80];
  69     static const struct { int x, y; } values[] = {
  70         {10, 10},
  71         {15, 15},
  72         {20, 20},
  73         {25, 25},
  74         {30, 30},
  75     };
  76
  77     if (i < 0 || i >= lenof(values))
  78         return FALSE;
  79
  80     ret = snew(game_params);
  81     ret->w = values[i].x;
  82     ret->h = values[i].y;
  83
  84     sprintf(str, "%dx%d", ret->w, ret->h);
  85
  86     *name = dupstr(str);
  87     *params = ret;
  88     return TRUE;
  89 }
  90
  91 static void free_params(game_params *params)
  92 {
  93     sfree(params);
  94 }
  95
  96 static game_params *dup_params(game_params *params)
  97 {
  98     game_params *ret = snew(game_params);
  99     *ret = *params;                    /* structure copy */
 100     return ret;
 101 }
 102
 103 static void decode_params(game_params *ret, char const *string)
 104 {
 105     char const *p = string;
 106
 107     ret->w = atoi(p);
 108     while (*p && isdigit(*p)) p++;
 109     if (*p == 'x') {
 110         p++;
 111         ret->h = atoi(p);
 112         while (*p && isdigit(*p)) p++;
 113     } else {
 114         ret->h = ret->w;
 115     }
 116 }
 117
 118 static char *encode_params(game_params *params, int full)
 119 {
 120     char ret[400];
 121     int len;
 122
 123     len = sprintf(ret, "%dx%d", params->w, params->h);
 124     assert(len < lenof(ret));
 125     ret[len] = '\0';
 126
 127     return dupstr(ret);
 128 }
 129
 130 static config_item *game_configure(game_params *params)
 131 {
 132     config_item *ret;
 133     char buf[80];
 134
 135     ret = snewn(3, config_item);
 136
 137     ret[0].name = "Width";
 138     ret[0].type = C_STRING;
 139     sprintf(buf, "%d", params->w);
 140     ret[0].sval = dupstr(buf);
 141     ret[0].ival = 0;
 142
 143     ret[1].name = "Height";
 144     ret[1].type = C_STRING;
 145     sprintf(buf, "%d", params->h);
 146     ret[1].sval = dupstr(buf);
 147     ret[1].ival = 0;
 148
 149     ret[2].name = NULL;
 150     ret[2].type = C_END;
 151     ret[2].sval = NULL;
 152     ret[2].ival = 0;
 153
 154     return ret;
 155 }
 156
 157 static game_params *custom_params(config_item *cfg)
 158 {
 159     game_params *ret = snew(game_params);
 160
 161     ret->w = atoi(cfg[0].sval);
 162     ret->h = atoi(cfg[1].sval);
 163
 164     return ret;
 165 }
 166
 167 static char *validate_params(game_params *params)
 168 {
 169     if (params->w <= 0 && params->h <= 0)
 170         return "Width and height must both be greater than zero";
 171     if (params->w <= 0)
 172         return "Width must be greater than zero";
 173     if (params->h <= 0)
 174         return "Height must be greater than zero";
 175     return NULL;
 176 }
 177
 178 /* ----------------------------------------------------------------------
 179  * Puzzle generation code.
 180  *
 181  * For this particular puzzle, it seemed important to me to ensure
 182  * a unique solution. I do this the brute-force way, by having a
 183  * solver algorithm alongside the generator, and repeatedly
 184  * generating a random grid until I find one whose solution is
 185  * unique. It turns out that this isn't too onerous on a modern PC
 186  * provided you keep grid size below around 30. Any offers of
 187  * better algorithms, however, will be very gratefully received.
 188  *
 189  * Another annoyance of this approach is that it limits the
 190  * available puzzles to those solvable by the algorithm I've used.
 191  * My algorithm only ever considers a single row or column at any
 192  * one time, which means it's incapable of solving the following
 193  * difficult example (found by Bella Image around 1995/6, when she
 194  * and I were both doing maths degrees):
 195  *
 196  *        2  1  2  1
 197  *
 198  *      +--+--+--+--+
 199  * 1 1  |  |  |  |  |
 200  *      +--+--+--+--+
 201  *   2  |  |  |  |  |
 202  *      +--+--+--+--+
 203  *   1  |  |  |  |  |
 204  *      +--+--+--+--+
 205  *   1  |  |  |  |  |
 206  *      +--+--+--+--+
 207  *
 208  * Obviously this cannot be solved by a one-row-or-column-at-a-time
 209  * algorithm (it would require at least one row or column reading
 210  * `2 1', `1 2', `3' or `4' to get started). However, it can be
 211  * proved to have a unique solution: if the top left square were
 212  * empty, then the only option for the top row would be to fill the
 213  * two squares in the 1 columns, which would imply the squares
 214  * below those were empty, leaving no place for the 2 in the second
 215  * row. Contradiction. Hence the top left square is full, and the
 216  * unique solution follows easily from that starting point.
 217  *
 218  * (The game ID for this puzzle is 4x4:2/1/2/1/1.1/2/1/1 , in case
 219  * it's useful to anyone.)
 220  */
 221
 222 static int float_compare(const void *av, const void *bv)
 223 {
 224     const float *a = (const float *)av;
 225     const float *b = (const float *)bv;
 226     if (*a < *b)
 227         return -1;
 228     else if (*a > *b)
 229         return +1;
 230     else
 231         return 0;
 232 }
 233
 234 static void generate(random_state *rs, int w, int h, unsigned char *retgrid)
 235 {
 236     float *fgrid;
 237     float *fgrid2;
 238     int step, i, j;
 239     float threshold;
 240
 241     fgrid = snewn(w*h, float);
 242
 243     for (i = 0; i < h; i++) {
 244         for (j = 0; j < w; j++) {
 245             fgrid[i*w+j] = random_upto(rs, 100000000UL) / 100000000.F;
 246         }
 247     }
 248
 249     /*
 250      * The above gives a completely random splattering of black and
 251      * white cells. We want to gently bias this in favour of _some_
 252      * reasonably thick areas of white and black, while retaining
 253      * some randomness and fine detail.
 254      *
 255      * So we evolve the starting grid using a cellular automaton.
 256      * Currently, I'm doing something very simple indeed, which is
 257      * to set each square to the average of the surrounding nine
 258      * cells (or the average of fewer, if we're on a corner).
 259      */
 260     for (step = 0; step < 1; step++) {
 261         fgrid2 = snewn(w*h, float);
 262
 263         for (i = 0; i < h; i++) {
 264             for (j = 0; j < w; j++) {
 265                 float sx, xbar;
 266                 int n, p, q;
 267
 268                 /*
 269                  * Compute the average of the surrounding cells.
 270                  */
 271                 n = 0;
 272                 sx = 0.F;
 273                 for (p = -1; p <= +1; p++) {
 274                     for (q = -1; q <= +1; q++) {
 275                         if (i+p < 0 || i+p >= h || j+q < 0 || j+q >= w)
 276                             continue;
 277                         /*
 278                          * An additional special case not mentioned
 279                          * above: if a grid dimension is 2xn then
 280                          * we do not average across that dimension
 281                          * at all. Otherwise a 2x2 grid would
 282                          * contain four identical squares.
 283                          */
 284                         if ((h==2 && p!=0) || (w==2 && q!=0))
 285                             continue;
 286                         n++;
 287                         sx += fgrid[(i+p)*w+(j+q)];
 288                     }
 289                 }
 290                 xbar = sx / n;
 291
 292                 fgrid2[i*w+j] = xbar;
 293             }
 294         }
 295
 296         sfree(fgrid);
 297         fgrid = fgrid2;
 298     }
 299
 300     fgrid2 = snewn(w*h, float);
 301     memcpy(fgrid2, fgrid, w*h*sizeof(float));
 302     qsort(fgrid2, w*h, sizeof(float), float_compare);
 303     threshold = fgrid2[w*h/2];
 304     sfree(fgrid2);
 305
 306     for (i = 0; i < h; i++) {
 307         for (j = 0; j < w; j++) {
 308             retgrid[i*w+j] = (fgrid[i*w+j] >= threshold ? GRID_FULL :
 309                               GRID_EMPTY);
 310         }
 311     }
 312
 313     sfree(fgrid);
 314 }
 315
 316 static int compute_rowdata(int *ret, unsigned char *start, int len, int step)
 317 {
 318     int i, n;
 319
 320     n = 0;
 321
 322     for (i = 0; i < len; i++) {
 323         if (start[i*step] == GRID_FULL) {
 324             int runlen = 1;
 325             while (i+runlen < len && start[(i+runlen)*step] == GRID_FULL)
 326                 runlen++;
 327             ret[n++] = runlen;
 328             i += runlen;
 329         }
 330
 331         if (i < len && start[i*step] == GRID_UNKNOWN)
 332             return -1;
 333     }
 334
 335     return n;
 336 }
 337
 338 #define UNKNOWN 0
 339 #define BLOCK 1
 340 #define DOT 2
 341 #define STILL_UNKNOWN 3
 342
 343 static void do_recurse(unsigned char *known, unsigned char *deduced,
 344                        unsigned char *row, int *data, int len,
 345                        int freespace, int ndone, int lowest)
 346 {
 347     int i, j, k;
 348
 349     if (data[ndone]) {
 350         for (i=0; i<=freespace; i++) {
 351             j = lowest;
 352             for (k=0; k<i; k++) row[j++] = DOT;
 353             for (k=0; k<data[ndone]; k++) row[j++] = BLOCK;
 354             if (j < len) row[j++] = DOT;
 355             do_recurse(known, deduced, row, data, len,
 356                        freespace-i, ndone+1, j);
 357         }
 358     } else {
 359         for (i=lowest; i<len; i++)
 360             row[i] = DOT;
 361         for (i=0; i<len; i++)
 362             if (known[i] && known[i] != row[i])
 363                 return;
 364         for (i=0; i<len; i++)
 365             deduced[i] |= row[i];
 366     }
 367 }
 368
 369 static int do_row(unsigned char *known, unsigned char *deduced,
 370                   unsigned char *row,
 371                   unsigned char *start, int len, int step, int *data)
 372 {
 373     int rowlen, i, freespace, done_any;
 374
 375     freespace = len+1;
 376     for (rowlen = 0; data[rowlen]; rowlen++)
 377         freespace -= data[rowlen]+1;
 378
 379     for (i = 0; i < len; i++) {
 380         known[i] = start[i*step];
 381         deduced[i] = 0;
 382     }
 383
 384     do_recurse(known, deduced, row, data, len, freespace, 0, 0);
 385     done_any = FALSE;
 386     for (i=0; i<len; i++)
 387         if (deduced[i] && deduced[i] != STILL_UNKNOWN && !known[i]) {
 388             start[i*step] = deduced[i];
 389             done_any = TRUE;
 390         }
 391     return done_any;
 392 }
 393
 394 static unsigned char *generate_soluble(random_state *rs, int w, int h)
 395 {
 396     int i, j, done_any, ok, ntries, max;
 397     unsigned char *grid, *matrix, *workspace;
 398     int *rowdata;
 399
 400     grid = snewn(w*h, unsigned char);
 401     matrix = snewn(w*h, unsigned char);
 402     max = max(w, h);
 403     workspace = snewn(max*3, unsigned char);
 404     rowdata = snewn(max+1, int);
 405
 406     ntries = 0;
 407
 408     do {
 409         ntries++;
 410
 411         generate(rs, w, h, grid);
 412
 413         /*
 414          * The game is a bit too easy if any row or column is
 415          * completely black or completely white. An exception is
 416          * made for rows/columns that are under 3 squares,
 417          * otherwise nothing will ever be successfully generated.
 418          */
 419         ok = TRUE;
 420         if (w > 2) {
 421             for (i = 0; i < h; i++) {
 422                 int colours = 0;
 423                 for (j = 0; j < w; j++)
 424                     colours |= (grid[i*w+j] == GRID_FULL ? 2 : 1);
 425                 if (colours != 3)
 426                     ok = FALSE;
 427             }
 428         }
 429         if (h > 2) {
 430             for (j = 0; j < w; j++) {
 431                 int colours = 0;
 432                 for (i = 0; i < h; i++)
 433                     colours |= (grid[i*w+j] == GRID_FULL ? 2 : 1);
 434                 if (colours != 3)
 435                     ok = FALSE;
 436             }
 437         }
 438         if (!ok)
 439             continue;
 440
 441         memset(matrix, 0, w*h);
 442
 443         do {
 444             done_any = 0;
 445             for (i=0; i<h; i++) {
 446                 rowdata[compute_rowdata(rowdata, grid+i*w, w, 1)] = 0;
 447                 done_any |= do_row(workspace, workspace+max, workspace+2*max,
 448                                    matrix+i*w, w, 1, rowdata);
 449             }
 450             for (i=0; i<w; i++) {
 451                 rowdata[compute_rowdata(rowdata, grid+i, h, w)] = 0;
 452                 done_any |= do_row(workspace, workspace+max, workspace+2*max,
 453                                    matrix+i, h, w, rowdata);
 454             }
 455         } while (done_any);
 456
 457         ok = TRUE;
 458         for (i=0; i<h; i++) {
 459             for (j=0; j<w; j++) {
 460                 if (matrix[i*w+j] == UNKNOWN)
 461                     ok = FALSE;
 462             }
 463         }
 464     } while (!ok);
 465
 466     sfree(matrix);
 467     sfree(workspace);
 468     sfree(rowdata);
 469     return grid;
 470 }
 471
 472 struct game_aux_info {
 473     int w, h;
 474     unsigned char *grid;
 475 };
 476
 477 static char *new_game_desc(game_params *params, random_state *rs,
 478                            game_aux_info **aux)
 479 {
 480     unsigned char *grid;
 481     int i, j, max, rowlen, *rowdata;
 482     char intbuf[80], *desc;
 483     int desclen, descpos;
 484
 485     grid = generate_soluble(rs, params->w, params->h);
 486     max = max(params->w, params->h);
 487     rowdata = snewn(max, int);
 488
 489     /*
 490      * Save the solved game in an aux_info.
 491      */
 492     {
 493         game_aux_info *ai = snew(game_aux_info);
 494
 495         ai->w = params->w;
 496         ai->h = params->h;
 497         ai->grid = snewn(ai->w * ai->h, unsigned char);
 498         memcpy(ai->grid, grid, ai->w * ai->h);
 499
 500         *aux = ai;
 501     }
 502
 503     /*
 504      * Seed is a slash-separated list of row contents; each row
 505      * contents section is a dot-separated list of integers. Row
 506      * contents are listed in the order (columns left to right,
 507      * then rows top to bottom).
 508      *
 509      * Simplest way to handle memory allocation is to make two
 510      * passes, first computing the seed size and then writing it
 511      * out.
 512      */
 513     desclen = 0;
 514     for (i = 0; i < params->w + params->h; i++) {
 515         if (i < params->w)
 516             rowlen = compute_rowdata(rowdata, grid+i, params->h, params->w);
 517         else
 518             rowlen = compute_rowdata(rowdata, grid+(i-params->w)*params->w,
 519                                      params->w, 1);
 520         if (rowlen > 0) {
 521             for (j = 0; j < rowlen; j++) {
 522                 desclen += 1 + sprintf(intbuf, "%d", rowdata[j]);
 523             }
 524         } else {
 525             desclen++;
 526         }
 527     }
 528     desc = snewn(desclen, char);
 529     descpos = 0;
 530     for (i = 0; i < params->w + params->h; i++) {
 531         if (i < params->w)
 532             rowlen = compute_rowdata(rowdata, grid+i, params->h, params->w);
 533         else
 534             rowlen = compute_rowdata(rowdata, grid+(i-params->w)*params->w,
 535                                      params->w, 1);
 536         if (rowlen > 0) {
 537             for (j = 0; j < rowlen; j++) {
 538                 int len = sprintf(desc+descpos, "%d", rowdata[j]);
 539                 if (j+1 < rowlen)
 540                     desc[descpos + len] = '.';
 541                 else
 542                     desc[descpos + len] = '/';
 543                 descpos += len+1;
 544             }
 545         } else {
 546             desc[descpos++] = '/';
 547         }
 548     }
 549     assert(descpos == desclen);
 550     assert(desc[desclen-1] == '/');
 551     desc[desclen-1] = '\0';
 552     sfree(rowdata);
 553     return desc;
 554 }
 555
 556 static void game_free_aux_info(game_aux_info *aux)
 557 {
 558     sfree(aux->grid);
 559     sfree(aux);
 560 }
 561
 562 static char *validate_desc(game_params *params, char *desc)
 563 {
 564     int i, n, rowspace;
 565     char *p;
 566
 567     for (i = 0; i < params->w + params->h; i++) {
 568         if (i < params->w)
 569             rowspace = params->h + 1;
 570         else
 571             rowspace = params->w + 1;
 572
 573         if (*desc && isdigit((unsigned char)*desc)) {
 574             do {
 575                 p = desc;
 576                 while (desc && isdigit((unsigned char)*desc)) desc++;
 577                 n = atoi(p);
 578                 rowspace -= n+1;
 579
 580                 if (rowspace < 0) {
 581                     if (i < params->w)
 582                         return "at least one column contains more numbers than will fit";
 583                     else
 584                         return "at least one row contains more numbers than will fit";
 585                 }
 586             } while (*desc++ == '.');
 587         } else {
 588             desc++;                    /* expect a slash immediately */
 589         }
 590
 591         if (desc[-1] == '/') {
 592             if (i+1 == params->w + params->h)
 593                 return "too many row/column specifications";
 594         } else if (desc[-1] == '\0') {
 595             if (i+1 < params->w + params->h)
 596                 return "too few row/column specifications";
 597         } else
 598             return "unrecognised character in game specification";
 599     }
 600
 601     return NULL;
 602 }
 603
 604 static game_state *new_game(game_params *params, char *desc)
 605 {
 606     int i;
 607     char *p;
 608     game_state *state = snew(game_state);
 609
 610     state->w = params->w;
 611     state->h = params->h;
 612
 613     state->grid = snewn(state->w * state->h, unsigned char);
 614     memset(state->grid, GRID_UNKNOWN, state->w * state->h);
 615
 616     state->rowsize = max(state->w, state->h);
 617     state->rowdata = snewn(state->rowsize * (state->w + state->h), int);
 618     state->rowlen = snewn(state->w + state->h, int);
 619
 620     state->completed = state->cheated = FALSE;
 621
 622     for (i = 0; i < params->w + params->h; i++) {
 623         state->rowlen[i] = 0;
 624         if (*desc && isdigit((unsigned char)*desc)) {
 625             do {
 626                 p = desc;
 627                 while (desc && isdigit((unsigned char)*desc)) desc++;
 628                 state->rowdata[state->rowsize * i + state->rowlen[i]++] =
 629                     atoi(p);
 630             } while (*desc++ == '.');
 631         } else {
 632             desc++;                    /* expect a slash immediately */
 633         }
 634     }
 635
 636     return state;
 637 }
 638
 639 static game_state *dup_game(game_state *state)
 640 {
 641     game_state *ret = snew(game_state);
 642
 643     ret->w = state->w;
 644     ret->h = state->h;
 645
 646     ret->grid = snewn(ret->w * ret->h, unsigned char);
 647     memcpy(ret->grid, state->grid, ret->w * ret->h);
 648
 649     ret->rowsize = state->rowsize;
 650     ret->rowdata = snewn(ret->rowsize * (ret->w + ret->h), int);
 651     ret->rowlen = snewn(ret->w + ret->h, int);
 652     memcpy(ret->rowdata, state->rowdata,
 653            ret->rowsize * (ret->w + ret->h) * sizeof(int));
 654     memcpy(ret->rowlen, state->rowlen,
 655            (ret->w + ret->h) * sizeof(int));
 656
 657     ret->completed = state->completed;
 658     ret->cheated = state->cheated;
 659
 660     return ret;
 661 }
 662
 663 static void free_game(game_state *state)
 664 {
 665     sfree(state->rowdata);
 666     sfree(state->rowlen);
 667     sfree(state->grid);
 668     sfree(state);
 669 }
 670
 671 static game_state *solve_game(game_state *state, game_aux_info *ai,
 672                               char **error)
 673 {
 674     game_state *ret;
 675
 676     ret = dup_game(state);
 677     ret->completed = ret->cheated = TRUE;
 678
 679     /*
 680      * If we already have the solved state in an aux_info, copy it
 681      * out.
 682      */
 683     if (ai) {
 684
 685         assert(ret->w == ai->w);
 686         assert(ret->h == ai->h);
 687         memcpy(ret->grid, ai->grid, ai->w * ai->h);
 688
 689     } else {
 690         int w = state->w, h = state->h, i, j, done_any, max;
 691         unsigned char *matrix, *workspace;
 692         int *rowdata;
 693
 694         matrix = snewn(w*h, unsigned char);
 695         max = max(w, h);
 696         workspace = snewn(max*3, unsigned char);
 697         rowdata = snewn(max+1, int);
 698
 699         memset(matrix, 0, w*h);
 700
 701         do {
 702             done_any = 0;
 703             for (i=0; i<h; i++) {
 704                 memcpy(rowdata, state->rowdata + state->rowsize*(w+i),
 705                        max*sizeof(int));
 706                 rowdata[state->rowlen[w+i]] = 0;
 707                 done_any |= do_row(workspace, workspace+max, workspace+2*max,
 708                                    matrix+i*w, w, 1, rowdata);
 709             }
 710             for (i=0; i<w; i++) {
 711                 memcpy(rowdata, state->rowdata + state->rowsize*i, max*sizeof(int));
 712                 rowdata[state->rowlen[i]] = 0;
 713                 done_any |= do_row(workspace, workspace+max, workspace+2*max,
 714                                    matrix+i, h, w, rowdata);
 715             }
 716         } while (done_any);
 717
 718         for (i = 0; i < h; i++) {
 719             for (j = 0; j < w; j++) {
 720                 int c = (matrix[i*w+j] == BLOCK ? GRID_FULL :
 721                          matrix[i*w+j] == DOT ? GRID_EMPTY : GRID_UNKNOWN);
 722                 ret->grid[i*w+j] = c;
 723                 if (c == GRID_UNKNOWN)
 724                     ret->completed = FALSE;
 725             }
 726         }
 727
 728         if (!ret->completed) {
 729             free_game(ret);
 730             *error = "Solving algorithm cannot complete this puzzle";
 731             return NULL;
 732         }
 733     }
 734
 735     return ret;
 736 }
 737
 738 static char *game_text_format(game_state *state)
 739 {
 740     return NULL;
 741 }
 742
 743 struct game_ui {
 744     int dragging;
 745     int drag_start_x;
 746     int drag_start_y;
 747     int drag_end_x;
 748     int drag_end_y;
 749     int drag, release, state;
 750 };
 751
 752 static game_ui *new_ui(game_state *state)
 753 {
 754     game_ui *ret;
 755
 756     ret = snew(game_ui);
 757     ret->dragging = FALSE;
 758
 759     return ret;
 760 }
 761
 762 static void free_ui(game_ui *ui)
 763 {
 764     sfree(ui);
 765 }
 766
 767 static game_state *make_move(game_state *from, game_ui *ui,
 768                              int x, int y, int button)
 769 {
 770     game_state *ret;
 771
 772     x = FROMCOORD(from->w, x);
 773     y = FROMCOORD(from->h, y);
 774
 775     if (x >= 0 && x < from->w && y >= 0 && y < from->h &&
 776         (button == LEFT_BUTTON || button == RIGHT_BUTTON ||
 777          button == MIDDLE_BUTTON)) {
 778
 779         ui->dragging = TRUE;
 780
 781         if (button == LEFT_BUTTON) {
 782             ui->drag = LEFT_DRAG;
 783             ui->release = LEFT_RELEASE;
 784             ui->state = GRID_FULL;
 785         } else if (button == RIGHT_BUTTON) {
 786             ui->drag = RIGHT_DRAG;
 787             ui->release = RIGHT_RELEASE;
 788             ui->state = GRID_EMPTY;
 789         } else /* if (button == MIDDLE_BUTTON) */ {
 790             ui->drag = MIDDLE_DRAG;
 791             ui->release = MIDDLE_RELEASE;
 792             ui->state = GRID_UNKNOWN;
 793         }
 794
 795         ui->drag_start_x = ui->drag_end_x = x;
 796         ui->drag_start_y = ui->drag_end_y = y;
 797
 798         return from;                   /* UI activity occurred */
 799     }
 800
 801     if (ui->dragging && button == ui->drag) {
 802         /*
 803          * There doesn't seem much point in allowing a rectangle
 804          * drag; people will generally only want to drag a single
 805          * horizontal or vertical line, so we make that easy by
 806          * snapping to it.
 807          *
 808          * Exception: if we're _middle_-button dragging to tag
 809          * things as UNKNOWN, we may well want to trash an entire
 810          * area and start over!
 811          */
 812         if (ui->state != GRID_UNKNOWN) {
 813             if (abs(x - ui->drag_start_x) > abs(y - ui->drag_start_y))
 814                 y = ui->drag_start_y;
 815             else
 816                 x = ui->drag_start_x;
 817         }
 818
 819         if (x < 0) x = 0;
 820         if (y < 0) y = 0;
 821         if (x >= from->w) x = from->w - 1;
 822         if (y >= from->h) y = from->h - 1;
 823
 824         ui->drag_end_x = x;
 825         ui->drag_end_y = y;
 826
 827         return from;                   /* UI activity occurred */
 828     }
 829
 830     if (ui->dragging && button == ui->release) {
 831         int x1, x2, y1, y2, xx, yy;
 832         int move_needed = FALSE;
 833
 834         x1 = min(ui->drag_start_x, ui->drag_end_x);
 835         x2 = max(ui->drag_start_x, ui->drag_end_x);
 836         y1 = min(ui->drag_start_y, ui->drag_end_y);
 837         y2 = max(ui->drag_start_y, ui->drag_end_y);
 838
 839         for (yy = y1; yy <= y2; yy++)
 840             for (xx = x1; xx <= x2; xx++)
 841                 if (from->grid[yy * from->w + xx] != ui->state)
 842                     move_needed = TRUE;
 843
 844         ui->dragging = FALSE;
 845
 846         if (move_needed) {
 847             ret = dup_game(from);
 848             for (yy = y1; yy <= y2; yy++)
 849                 for (xx = x1; xx <= x2; xx++)
 850                     ret->grid[yy * ret->w + xx] = ui->state;
 851
 852             /*
 853              * An actual change, so check to see if we've completed
 854              * the game.
 855              */
 856             if (!ret->completed) {
 857                 int *rowdata = snewn(ret->rowsize, int);
 858                 int i, len;
 859
 860                 ret->completed = TRUE;
 861
 862                 for (i=0; i<ret->w; i++) {
 863                     len = compute_rowdata(rowdata,
 864                                           ret->grid+i, ret->h, ret->w);
 865                     if (len != ret->rowlen[i] ||
 866                         memcmp(ret->rowdata+i*ret->rowsize, rowdata,
 867                                len * sizeof(int))) {
 868                         ret->completed = FALSE;
 869                         break;
 870                     }
 871                 }
 872                 for (i=0; i<ret->h; i++) {
 873                     len = compute_rowdata(rowdata,
 874                                           ret->grid+i*ret->w, ret->w, 1);
 875                     if (len != ret->rowlen[i+ret->w] ||
 876                         memcmp(ret->rowdata+(i+ret->w)*ret->rowsize, rowdata,
 877                                len * sizeof(int))) {
 878                         ret->completed = FALSE;
 879                         break;
 880                     }
 881                 }
 882
 883                 sfree(rowdata);
 884             }
 885
 886             return ret;
 887         } else
 888             return from;               /* UI activity occurred */
 889     }
 890
 891     return NULL;
 892 }
 893
 894 /* ----------------------------------------------------------------------
 895  * Drawing routines.
 896  */
 897
 898 struct game_drawstate {
 899     int started;
 900     int w, h;
 901     unsigned char *visible;
 902 };
 903
 904 static void game_size(game_params *params, int *x, int *y)
 905 {
 906     *x = SIZE(params->w);
 907     *y = SIZE(params->h);
 908 }
 909
 910 static float *game_colours(frontend *fe, game_state *state, int *ncolours)
 911 {
 912     float *ret = snewn(3 * NCOLOURS, float);
 913
 914     frontend_default_colour(fe, &ret[COL_BACKGROUND * 3]);
 915
 916     ret[COL_GRID * 3 + 0] = 0.3F;
 917     ret[COL_GRID * 3 + 1] = 0.3F;
 918     ret[COL_GRID * 3 + 2] = 0.3F;
 919
 920     ret[COL_UNKNOWN * 3 + 0] = 0.5F;
 921     ret[COL_UNKNOWN * 3 + 1] = 0.5F;
 922     ret[COL_UNKNOWN * 3 + 2] = 0.5F;
 923
 924     ret[COL_FULL * 3 + 0] = 0.0F;
 925     ret[COL_FULL * 3 + 1] = 0.0F;
 926     ret[COL_FULL * 3 + 2] = 0.0F;
 927
 928     ret[COL_EMPTY * 3 + 0] = 1.0F;
 929     ret[COL_EMPTY * 3 + 1] = 1.0F;
 930     ret[COL_EMPTY * 3 + 2] = 1.0F;
 931
 932     *ncolours = NCOLOURS;
 933     return ret;
 934 }
 935
 936 static game_drawstate *game_new_drawstate(game_state *state)
 937 {
 938     struct game_drawstate *ds = snew(struct game_drawstate);
 939
 940     ds->started = FALSE;
 941     ds->w = state->w;
 942     ds->h = state->h;
 943     ds->visible = snewn(ds->w * ds->h, unsigned char);
 944     memset(ds->visible, 255, ds->w * ds->h);
 945
 946     return ds;
 947 }
 948
 949 static void game_free_drawstate(game_drawstate *ds)
 950 {
 951     sfree(ds->visible);
 952     sfree(ds);
 953 }
 954
 955 static void grid_square(frontend *fe, game_drawstate *ds,
 956                         int y, int x, int state)
 957 {
 958     int xl, xr, yt, yb;
 959
 960     draw_rect(fe, TOCOORD(ds->w, x), TOCOORD(ds->h, y),
 961               TILE_SIZE, TILE_SIZE, COL_GRID);
 962
 963     xl = (x % 5 == 0 ? 1 : 0);
 964     yt = (y % 5 == 0 ? 1 : 0);
 965     xr = (x % 5 == 4 || x == ds->w-1 ? 1 : 0);
 966     yb = (y % 5 == 4 || y == ds->h-1 ? 1 : 0);
 967
 968     draw_rect(fe, TOCOORD(ds->w, x) + 1 + xl, TOCOORD(ds->h, y) + 1 + yt,
 969               TILE_SIZE - xl - xr - 1, TILE_SIZE - yt - yb - 1,
 970               (state == GRID_FULL ? COL_FULL :
 971                state == GRID_EMPTY ? COL_EMPTY : COL_UNKNOWN));
 972
 973     draw_update(fe, TOCOORD(ds->w, x), TOCOORD(ds->h, y),
 974                 TILE_SIZE, TILE_SIZE);
 975 }
 976
 977 static void game_redraw(frontend *fe, game_drawstate *ds, game_state *oldstate,
 978                  game_state *state, int dir, game_ui *ui,
 979                  float animtime, float flashtime)
 980 {
 981     int i, j;
 982     int x1, x2, y1, y2;
 983
 984     if (!ds->started) {
 985         /*
 986          * The initial contents of the window are not guaranteed
 987          * and can vary with front ends. To be on the safe side,
 988          * all games should start by drawing a big background-
 989          * colour rectangle covering the whole window.
 990          */
 991         draw_rect(fe, 0, 0, SIZE(ds->w), SIZE(ds->h), COL_BACKGROUND);
 992
 993         /*
 994          * Draw the numbers.
 995          */
 996         for (i = 0; i < ds->w + ds->h; i++) {
 997             int rowlen = state->rowlen[i];
 998             int *rowdata = state->rowdata + state->rowsize * i;
 999             int nfit;
1000
1001             /*
1002              * Normally I space the numbers out by the same
1003              * distance as the tile size. However, if there are
1004              * more numbers than available spaces, I have to squash
1005              * them up a bit.
1006              */
1007             nfit = max(rowlen, TLBORDER(ds->h))-1;
1008             assert(nfit > 0);
1009
1010             for (j = 0; j < rowlen; j++) {
1011                 int x, y;
1012                 char str[80];
1013
1014                 if (i < ds->w) {
1015                     x = TOCOORD(ds->w, i);
1016                     y = BORDER + TILE_SIZE * (TLBORDER(ds->h)-1);
1017                     y -= ((rowlen-j-1)*TILE_SIZE) * (TLBORDER(ds->h)-1) / nfit;
1018                 } else {
1019                     y = TOCOORD(ds->h, i - ds->w);
1020                     x = BORDER + TILE_SIZE * (TLBORDER(ds->w)-1);
1021                     x -= ((rowlen-j-1)*TILE_SIZE) * (TLBORDER(ds->h)-1) / nfit;
1022                 }
1023
1024                 sprintf(str, "%d", rowdata[j]);
1025                 draw_text(fe, x+TILE_SIZE/2, y+TILE_SIZE/2, FONT_VARIABLE,
1026                           TILE_SIZE/2, ALIGN_HCENTRE | ALIGN_VCENTRE,
1027                           COL_FULL, str);   /* FIXME: COL_TEXT */
1028             }
1029         }
1030
1031         /*
1032          * Draw the grid outline.
1033          */
1034         draw_rect(fe, TOCOORD(ds->w, 0) - 1, TOCOORD(ds->h, 0) - 1,
1035                   ds->w * TILE_SIZE + 3, ds->h * TILE_SIZE + 3,
1036                   COL_GRID);
1037
1038         ds->started = TRUE;
1039
1040         draw_update(fe, 0, 0, SIZE(ds->w), SIZE(ds->h));
1041     }
1042
1043     if (ui->dragging) {
1044         x1 = min(ui->drag_start_x, ui->drag_end_x);
1045         x2 = max(ui->drag_start_x, ui->drag_end_x);
1046         y1 = min(ui->drag_start_y, ui->drag_end_y);
1047         y2 = max(ui->drag_start_y, ui->drag_end_y);
1048     } else {
1049         x1 = x2 = y1 = y2 = -1;        /* placate gcc warnings */
1050     }
1051
1052     /*
1053      * Now draw any grid squares which have changed since last
1054      * redraw.
1055      */
1056     for (i = 0; i < ds->h; i++) {
1057         for (j = 0; j < ds->w; j++) {
1058             int val;
1059
1060             /*
1061              * Work out what state this square should be drawn in,
1062              * taking any current drag operation into account.
1063              */
1064             if (ui->dragging && x1 <= j && j <= x2 && y1 <= i && i <= y2)
1065                 val = ui->state;
1066             else
1067                 val = state->grid[i * state->w + j];
1068
1069             /*
1070              * Briefly invert everything twice during a completion
1071              * flash.
1072              */
1073             if (flashtime > 0 &&
1074                 (flashtime <= FLASH_TIME/3 || flashtime >= FLASH_TIME*2/3) &&
1075                 val != GRID_UNKNOWN)
1076                 val = (GRID_FULL ^ GRID_EMPTY) ^ val;
1077
1078             if (ds->visible[i * ds->w + j] != val) {
1079                 grid_square(fe, ds, i, j, val);
1080                 ds->visible[i * ds->w + j] = val;
1081             }
1082         }
1083     }
1084 }
1085
1086 static float game_anim_length(game_state *oldstate,
1087                               game_state *newstate, int dir)
1088 {
1089     return 0.0F;
1090 }
1091
1092 static float game_flash_length(game_state *oldstate,
1093                                game_state *newstate, int dir)
1094 {
1095     if (!oldstate->completed && newstate->completed &&
1096         !oldstate->cheated && !newstate->cheated)
1097         return FLASH_TIME;
1098     return 0.0F;
1099 }
1100
1101 static int game_wants_statusbar(void)
1102 {
1103     return FALSE;
1104 }
1105
1106 #ifdef COMBINED
1107 #define thegame pattern
1108 #endif
1109
1110 const struct game thegame = {
1111     "Pattern", "games.pattern",
1112     default_params,
1113     game_fetch_preset,
1114     decode_params,
1115     encode_params,
1116     free_params,
1117     dup_params,
1118     TRUE, game_configure, custom_params,
1119     validate_params,
1120     new_game_desc,
1121     game_free_aux_info,
1122     validate_desc,
1123     new_game,
1124     dup_game,
1125     free_game,
1126     TRUE, solve_game,
1127     FALSE, game_text_format,
1128     new_ui,
1129     free_ui,
1130     make_move,
1131     game_size,
1132     game_colours,
1133     game_new_drawstate,
1134     game_free_drawstate,
1135     game_redraw,
1136     game_anim_length,
1137     game_flash_length,
1138     game_wants_statusbar,
1139 };
1140
1141 #ifdef STANDALONE_SOLVER
1142
1143 /*
1144  * gcc -DSTANDALONE_SOLVER -o patternsolver pattern.c malloc.c
1145  */
1146
1147 #include <stdarg.h>
1148
1149 void frontend_default_colour(frontend *fe, float *output) {}
1150 void draw_text(frontend *fe, int x, int y, int fonttype, int fontsize,
1151                int align, int colour, char *text) {}
1152 void draw_rect(frontend *fe, int x, int y, int w, int h, int colour) {}
1153 void draw_line(frontend *fe, int x1, int y1, int x2, int y2, int colour) {}
1154 void draw_polygon(frontend *fe, int *coords, int npoints,
1155                   int fill, int colour) {}
1156 void clip(frontend *fe, int x, int y, int w, int h) {}
1157 void unclip(frontend *fe) {}
1158 void start_draw(frontend *fe) {}
1159 void draw_update(frontend *fe, int x, int y, int w, int h) {}
1160 void end_draw(frontend *fe) {}
1161 unsigned long random_upto(random_state *state, unsigned long limit)
1162 { assert(!"Shouldn't get randomness"); return 0; }
1163
1164 void fatal(char *fmt, ...)
1165 {
1166     va_list ap;
1167
1168     fprintf(stderr, "fatal error: ");
1169
1170     va_start(ap, fmt);
1171     vfprintf(stderr, fmt, ap);
1172     va_end(ap);
1173
1174     fprintf(stderr, "\n");
1175     exit(1);
1176 }
1177
1178 int main(int argc, char **argv)
1179 {
1180     game_params *p;
1181     game_state *s;
1182     int recurse = TRUE;
1183     char *id = NULL, *desc, *err;
1184     int y, x;
1185     int grade = FALSE;
1186
1187     while (--argc > 0) {
1188         char *p = *++argv;
1189         if (*p == '-') {
1190             fprintf(stderr, "%s: unrecognised option `%s'\n", argv[0]);
1191             return 1;
1192         } else {
1193             id = p;
1194         }
1195     }
1196
1197     if (!id) {
1198         fprintf(stderr, "usage: %s <game_id>\n", argv[0]);
1199         return 1;
1200     }
1201
1202     desc = strchr(id, ':');
1203     if (!desc) {
1204         fprintf(stderr, "%s: game id expects a colon in it\n", argv[0]);
1205         return 1;
1206     }
1207     *desc++ = '\0';
1208
1209     p = decode_params(id);
1210     err = validate_desc(p, desc);
1211     if (err) {
1212         fprintf(stderr, "%s: %s\n", argv[0], err);
1213         return 1;
1214     }
1215     s = new_game(p, desc);
1216
1217     {
1218         int w = p->w, h = p->h, i, j, done_any, max;
1219         unsigned char *matrix, *workspace;
1220         int *rowdata;
1221
1222         matrix = snewn(w*h, unsigned char);
1223         max = max(w, h);
1224         workspace = snewn(max*3, unsigned char);
1225         rowdata = snewn(max+1, int);
1226
1227         memset(matrix, 0, w*h);
1228
1229         do {
1230             done_any = 0;
1231             for (i=0; i<h; i++) {
1232                 memcpy(rowdata, s->rowdata + s->rowsize*(w+i),
1233                        max*sizeof(int));
1234                 rowdata[s->rowlen[w+i]] = 0;
1235                 done_any |= do_row(workspace, workspace+max, workspace+2*max,
1236                                    matrix+i*w, w, 1, rowdata);
1237             }
1238             for (i=0; i<w; i++) {
1239                 memcpy(rowdata, s->rowdata + s->rowsize*i, max*sizeof(int));
1240                 rowdata[s->rowlen[i]] = 0;
1241                 done_any |= do_row(workspace, workspace+max, workspace+2*max,
1242                                    matrix+i, h, w, rowdata);
1243             }
1244         } while (done_any);
1245
1246         for (i = 0; i < h; i++) {
1247             for (j = 0; j < w; j++) {
1248                 int c = (matrix[i*w+j] == UNKNOWN ? '?' :
1249                          matrix[i*w+j] == BLOCK ? '#' :
1250                          matrix[i*w+j] == DOT ? '.' :
1251                          '!');
1252                 putchar(c);
1253             }
1254             printf("\n");
1255         }
1256     }
1257
1258     return 0;
1259 }
1260
1261 #endif