chiark / gitweb /
I can never remember what that `TRUE' means in the game structure
[sgt-puzzles.git] / sixteen.c
1 /*
2  * sixteen.c: `16-puzzle', a sliding-tiles jigsaw which differs
3  * from the 15-puzzle in that you toroidally rotate a row or column
4  * at a time.
5  */
6
7 #include <stdio.h>
8 #include <stdlib.h>
9 #include <string.h>
10 #include <assert.h>
11 #include <ctype.h>
12 #include <math.h>
13
14 #include "puzzles.h"
15
16 #define TILE_SIZE 48
17 #define BORDER    TILE_SIZE            /* big border to fill with arrows */
18 #define HIGHLIGHT_WIDTH (TILE_SIZE / 20)
19 #define COORD(x)  ( (x) * TILE_SIZE + BORDER )
20 #define FROMCOORD(x)  ( ((x) - BORDER + 2*TILE_SIZE) / TILE_SIZE - 2 )
21
22 #define ANIM_TIME 0.13F
23 #define FLASH_FRAME 0.13F
24
25 #define X(state, i) ( (i) % (state)->w )
26 #define Y(state, i) ( (i) / (state)->w )
27 #define C(state, x, y) ( (y) * (state)->w + (x) )
28
29 enum {
30     COL_BACKGROUND,
31     COL_TEXT,
32     COL_HIGHLIGHT,
33     COL_LOWLIGHT,
34     NCOLOURS
35 };
36
37 struct game_params {
38     int w, h;
39 };
40
41 struct game_state {
42     int w, h, n;
43     int *tiles;
44     int completed;
45     int movecount;
46     int last_movement_sense;
47 };
48
49 static game_params *default_params(void)
50 {
51     game_params *ret = snew(game_params);
52
53     ret->w = ret->h = 4;
54
55     return ret;
56 }
57
58 static int game_fetch_preset(int i, char **name, game_params **params)
59 {
60     game_params *ret;
61     int w, h;
62     char buf[80];
63
64     switch (i) {
65       case 0: w = 3, h = 3; break;
66       case 1: w = 4, h = 3; break;
67       case 2: w = 4, h = 4; break;
68       case 3: w = 5, h = 4; break;
69       case 4: w = 5, h = 5; break;
70       default: return FALSE;
71     }
72
73     sprintf(buf, "%dx%d", w, h);
74     *name = dupstr(buf);
75     *params = ret = snew(game_params);
76     ret->w = w;
77     ret->h = h;
78     return TRUE;
79 }
80
81 static void free_params(game_params *params)
82 {
83     sfree(params);
84 }
85
86 static game_params *dup_params(game_params *params)
87 {
88     game_params *ret = snew(game_params);
89     *ret = *params;                    /* structure copy */
90     return ret;
91 }
92
93 static game_params *decode_params(char const *string)
94 {
95     game_params *ret = default_params();
96
97     ret->w = ret->h = atoi(string);
98     while (*string && isdigit(*string)) string++;
99     if (*string == 'x') {
100         string++;
101         ret->h = atoi(string);
102     }
103
104     return ret;
105 }
106
107 static char *encode_params(game_params *params)
108 {
109     char data[256];
110
111     sprintf(data, "%dx%d", params->w, params->h);
112
113     return dupstr(data);
114 }
115
116 static config_item *game_configure(game_params *params)
117 {
118     config_item *ret;
119     char buf[80];
120
121     ret = snewn(3, config_item);
122
123     ret[0].name = "Width";
124     ret[0].type = C_STRING;
125     sprintf(buf, "%d", params->w);
126     ret[0].sval = dupstr(buf);
127     ret[0].ival = 0;
128
129     ret[1].name = "Height";
130     ret[1].type = C_STRING;
131     sprintf(buf, "%d", params->h);
132     ret[1].sval = dupstr(buf);
133     ret[1].ival = 0;
134
135     ret[2].name = NULL;
136     ret[2].type = C_END;
137     ret[2].sval = NULL;
138     ret[2].ival = 0;
139
140     return ret;
141 }
142
143 static game_params *custom_params(config_item *cfg)
144 {
145     game_params *ret = snew(game_params);
146
147     ret->w = atoi(cfg[0].sval);
148     ret->h = atoi(cfg[1].sval);
149
150     return ret;
151 }
152
153 static char *validate_params(game_params *params)
154 {
155     if (params->w < 2 && params->h < 2)
156         return "Width and height must both be at least two";
157
158     return NULL;
159 }
160
161 static int perm_parity(int *perm, int n)
162 {
163     int i, j, ret;
164
165     ret = 0;
166
167     for (i = 0; i < n-1; i++)
168         for (j = i+1; j < n; j++)
169             if (perm[i] > perm[j])
170                 ret = !ret;
171
172     return ret;
173 }
174
175 static char *new_game_seed(game_params *params, random_state *rs)
176 {
177     int stop, n, i, x;
178     int x1, x2, p1, p2;
179     int *tiles, *used;
180     char *ret;
181     int retlen;
182
183     n = params->w * params->h;
184
185     tiles = snewn(n, int);
186     used = snewn(n, int);
187
188     for (i = 0; i < n; i++) {
189         tiles[i] = -1;
190         used[i] = FALSE;
191     }
192
193     /*
194      * If both dimensions are odd, there is a parity constraint.
195      */
196     if (params->w & params->h & 1)
197         stop = 2;
198     else
199         stop = 0;
200
201     /*
202      * Place everything except (possibly) the last two tiles.
203      */
204     for (x = 0, i = n; i > stop; i--) {
205         int k = i > 1 ? random_upto(rs, i) : 0;
206         int j;
207
208         for (j = 0; j < n; j++)
209             if (!used[j] && (k-- == 0))
210                 break;
211
212         assert(j < n && !used[j]);
213         used[j] = TRUE;
214
215         while (tiles[x] >= 0)
216             x++;
217         assert(x < n);
218         tiles[x] = j;
219     }
220
221     if (stop) {
222         /*
223          * Find the last two locations, and the last two pieces.
224          */
225         while (tiles[x] >= 0)
226             x++;
227         assert(x < n);
228         x1 = x;
229         x++;
230         while (tiles[x] >= 0)
231             x++;
232         assert(x < n);
233         x2 = x;
234
235         for (i = 0; i < n; i++)
236             if (!used[i])
237                 break;
238         p1 = i;
239         for (i = p1+1; i < n; i++)
240             if (!used[i])
241                 break;
242         p2 = i;
243
244         /*
245          * Try the last two tiles one way round. If that fails, swap
246          * them.
247          */
248         tiles[x1] = p1;
249         tiles[x2] = p2;
250         if (perm_parity(tiles, n) != 0) {
251             tiles[x1] = p2;
252             tiles[x2] = p1;
253             assert(perm_parity(tiles, n) == 0);
254         }
255     }
256
257     /*
258      * Now construct the game seed, by describing the tile array as
259      * a simple sequence of comma-separated integers.
260      */
261     ret = NULL;
262     retlen = 0;
263     for (i = 0; i < n; i++) {
264         char buf[80];
265         int k;
266
267         k = sprintf(buf, "%d,", tiles[i]+1);
268
269         ret = sresize(ret, retlen + k + 1, char);
270         strcpy(ret + retlen, buf);
271         retlen += k;
272     }
273     ret[retlen-1] = '\0';              /* delete last comma */
274
275     sfree(tiles);
276     sfree(used);
277
278     return ret;
279 }
280
281
282 static char *validate_seed(game_params *params, char *seed)
283 {
284     char *p, *err;
285     int i, area;
286     int *used;
287
288     area = params->w * params->h;
289     p = seed;
290     err = NULL;
291
292     used = snewn(area, int);
293     for (i = 0; i < area; i++)
294         used[i] = FALSE;
295
296     for (i = 0; i < area; i++) {
297         char *q = p;
298         int n;
299
300         if (*p < '0' || *p > '9') {
301             err = "Not enough numbers in string";
302             goto leave;
303         }
304         while (*p >= '0' && *p <= '9')
305             p++;
306         if (i < area-1 && *p != ',') {
307             err = "Expected comma after number";
308             goto leave;
309         }
310         else if (i == area-1 && *p) {
311             err = "Excess junk at end of string";
312             goto leave;
313         }
314         n = atoi(q);
315         if (n < 1 || n > area) {
316             err = "Number out of range";
317             goto leave;
318         }
319         if (used[n-1]) {
320             err = "Number used twice";
321             goto leave;
322         }
323         used[n-1] = TRUE;
324
325         if (*p) p++;                   /* eat comma */
326     }
327
328     leave:
329     sfree(used);
330     return err;
331 }
332
333 static game_state *new_game(game_params *params, char *seed)
334 {
335     game_state *state = snew(game_state);
336     int i;
337     char *p;
338
339     state->w = params->w;
340     state->h = params->h;
341     state->n = params->w * params->h;
342     state->tiles = snewn(state->n, int);
343
344     p = seed;
345     i = 0;
346     for (i = 0; i < state->n; i++) {
347         assert(*p);
348         state->tiles[i] = atoi(p);
349         while (*p && *p != ',')
350             p++;
351         if (*p) p++;                   /* eat comma */
352     }
353     assert(!*p);
354
355     state->completed = state->movecount = 0;
356     state->last_movement_sense = 0;
357
358     return state;
359 }
360
361 static game_state *dup_game(game_state *state)
362 {
363     game_state *ret = snew(game_state);
364
365     ret->w = state->w;
366     ret->h = state->h;
367     ret->n = state->n;
368     ret->tiles = snewn(state->w * state->h, int);
369     memcpy(ret->tiles, state->tiles, state->w * state->h * sizeof(int));
370     ret->completed = state->completed;
371     ret->movecount = state->movecount;
372     ret->last_movement_sense = state->last_movement_sense;
373
374     return ret;
375 }
376
377 static void free_game(game_state *state)
378 {
379     sfree(state);
380 }
381
382 static game_ui *new_ui(game_state *state)
383 {
384     return NULL;
385 }
386
387 static void free_ui(game_ui *ui)
388 {
389 }
390
391 static game_state *make_move(game_state *from, game_ui *ui,
392                              int x, int y, int button)
393 {
394     int cx, cy;
395     int dx, dy, tx, ty, n;
396     game_state *ret;
397
398     if (button != LEFT_BUTTON && button != RIGHT_BUTTON)
399         return NULL;
400
401     cx = FROMCOORD(x);
402     cy = FROMCOORD(y);
403     if (cx == -1 && cy >= 0 && cy < from->h)
404         n = from->w, dx = +1, dy = 0;
405     else if (cx == from->w && cy >= 0 && cy < from->h)
406         n = from->w, dx = -1, dy = 0;
407     else if (cy == -1 && cx >= 0 && cx < from->w)
408         n = from->h, dy = +1, dx = 0;
409     else if (cy == from->h && cx >= 0 && cx < from->w)
410         n = from->h, dy = -1, dx = 0;
411     else
412         return NULL;                   /* invalid click location */
413
414     /* reverse direction if right hand button is pressed */
415     if (button == RIGHT_BUTTON)
416     {
417         dx = -dx; if (dx) cx = from->w - 1 - cx;
418         dy = -dy; if (dy) cy = from->h - 1 - cy;
419     }
420
421     ret = dup_game(from);
422
423     do {
424         cx += dx;
425         cy += dy;
426         tx = (cx + dx + from->w) % from->w;
427         ty = (cy + dy + from->h) % from->h;
428         ret->tiles[C(ret, cx, cy)] = from->tiles[C(from, tx, ty)];
429     } while (--n > 0);
430
431     ret->movecount++;
432
433     ret->last_movement_sense = -(dx+dy);
434
435     /*
436      * See if the game has been completed.
437      */
438     if (!ret->completed) {
439         ret->completed = ret->movecount;
440         for (n = 0; n < ret->n; n++)
441             if (ret->tiles[n] != n+1)
442                 ret->completed = FALSE;
443     }
444
445     return ret;
446 }
447
448 /* ----------------------------------------------------------------------
449  * Drawing routines.
450  */
451
452 struct game_drawstate {
453     int started;
454     int w, h, bgcolour;
455     int *tiles;
456 };
457
458 static void game_size(game_params *params, int *x, int *y)
459 {
460     *x = TILE_SIZE * params->w + 2 * BORDER;
461     *y = TILE_SIZE * params->h + 2 * BORDER;
462 }
463
464 static float *game_colours(frontend *fe, game_state *state, int *ncolours)
465 {
466     float *ret = snewn(3 * NCOLOURS, float);
467     int i;
468     float max;
469
470     frontend_default_colour(fe, &ret[COL_BACKGROUND * 3]);
471
472     /*
473      * Drop the background colour so that the highlight is
474      * noticeably brighter than it while still being under 1.
475      */
476     max = ret[COL_BACKGROUND*3];
477     for (i = 1; i < 3; i++)
478         if (ret[COL_BACKGROUND*3+i] > max)
479             max = ret[COL_BACKGROUND*3+i];
480     if (max * 1.2F > 1.0F) {
481         for (i = 0; i < 3; i++)
482             ret[COL_BACKGROUND*3+i] /= (max * 1.2F);
483     }
484
485     for (i = 0; i < 3; i++) {
486         ret[COL_HIGHLIGHT * 3 + i] = ret[COL_BACKGROUND * 3 + i] * 1.2F;
487         ret[COL_LOWLIGHT * 3 + i] = ret[COL_BACKGROUND * 3 + i] * 0.8F;
488         ret[COL_TEXT * 3 + i] = 0.0;
489     }
490
491     *ncolours = NCOLOURS;
492     return ret;
493 }
494
495 static game_drawstate *game_new_drawstate(game_state *state)
496 {
497     struct game_drawstate *ds = snew(struct game_drawstate);
498     int i;
499
500     ds->started = FALSE;
501     ds->w = state->w;
502     ds->h = state->h;
503     ds->bgcolour = COL_BACKGROUND;
504     ds->tiles = snewn(ds->w*ds->h, int);
505     for (i = 0; i < ds->w*ds->h; i++)
506         ds->tiles[i] = -1;
507
508     return ds;
509 }
510
511 static void game_free_drawstate(game_drawstate *ds)
512 {
513     sfree(ds->tiles);
514     sfree(ds);
515 }
516
517 static void draw_tile(frontend *fe, game_state *state, int x, int y,
518                       int tile, int flash_colour)
519 {
520     if (tile == 0) {
521         draw_rect(fe, x, y, TILE_SIZE, TILE_SIZE,
522                   flash_colour);
523     } else {
524         int coords[6];
525         char str[40];
526
527         coords[0] = x + TILE_SIZE - 1;
528         coords[1] = y + TILE_SIZE - 1;
529         coords[2] = x + TILE_SIZE - 1;
530         coords[3] = y;
531         coords[4] = x;
532         coords[5] = y + TILE_SIZE - 1;
533         draw_polygon(fe, coords, 3, TRUE, COL_LOWLIGHT);
534         draw_polygon(fe, coords, 3, FALSE, COL_LOWLIGHT);
535
536         coords[0] = x;
537         coords[1] = y;
538         draw_polygon(fe, coords, 3, TRUE, COL_HIGHLIGHT);
539         draw_polygon(fe, coords, 3, FALSE, COL_HIGHLIGHT);
540
541         draw_rect(fe, x + HIGHLIGHT_WIDTH, y + HIGHLIGHT_WIDTH,
542                   TILE_SIZE - 2*HIGHLIGHT_WIDTH, TILE_SIZE - 2*HIGHLIGHT_WIDTH,
543                   flash_colour);
544
545         sprintf(str, "%d", tile);
546         draw_text(fe, x + TILE_SIZE/2, y + TILE_SIZE/2,
547                   FONT_VARIABLE, TILE_SIZE/3, ALIGN_VCENTRE | ALIGN_HCENTRE,
548                   COL_TEXT, str);
549     }
550     draw_update(fe, x, y, TILE_SIZE, TILE_SIZE);
551 }
552
553 static void draw_arrow(frontend *fe, int x, int y, int xdx, int xdy)
554 {
555     int coords[14];
556     int ydy = -xdx, ydx = xdy;
557
558 #define POINT(n, xx, yy) ( \
559     coords[2*(n)+0] = x + (xx)*xdx + (yy)*ydx, \
560     coords[2*(n)+1] = y + (xx)*xdy + (yy)*ydy)
561
562     POINT(0, TILE_SIZE / 2, 3 * TILE_SIZE / 4);   /* top of arrow */
563     POINT(1, 3 * TILE_SIZE / 4, TILE_SIZE / 2);   /* right corner */
564     POINT(2, 5 * TILE_SIZE / 8, TILE_SIZE / 2);   /* right concave */
565     POINT(3, 5 * TILE_SIZE / 8, TILE_SIZE / 4);   /* bottom right */
566     POINT(4, 3 * TILE_SIZE / 8, TILE_SIZE / 4);   /* bottom left */
567     POINT(5, 3 * TILE_SIZE / 8, TILE_SIZE / 2);   /* left concave */
568     POINT(6,     TILE_SIZE / 4, TILE_SIZE / 2);   /* left corner */
569
570     draw_polygon(fe, coords, 7, TRUE, COL_LOWLIGHT);
571     draw_polygon(fe, coords, 7, FALSE, COL_TEXT);
572 }
573
574 static void game_redraw(frontend *fe, game_drawstate *ds, game_state *oldstate,
575                  game_state *state, int dir, game_ui *ui,
576                  float animtime, float flashtime)
577 {
578     int i, bgcolour;
579
580     if (flashtime > 0) {
581         int frame = (int)(flashtime / FLASH_FRAME);
582         bgcolour = (frame % 2 ? COL_LOWLIGHT : COL_HIGHLIGHT);
583     } else
584         bgcolour = COL_BACKGROUND;
585
586     if (!ds->started) {
587         int coords[6];
588
589         draw_rect(fe, 0, 0,
590                   TILE_SIZE * state->w + 2 * BORDER,
591                   TILE_SIZE * state->h + 2 * BORDER, COL_BACKGROUND);
592         draw_update(fe, 0, 0,
593                     TILE_SIZE * state->w + 2 * BORDER,
594                     TILE_SIZE * state->h + 2 * BORDER);
595
596         /*
597          * Recessed area containing the whole puzzle.
598          */
599         coords[0] = COORD(state->w) + HIGHLIGHT_WIDTH - 1;
600         coords[1] = COORD(state->h) + HIGHLIGHT_WIDTH - 1;
601         coords[2] = COORD(state->w) + HIGHLIGHT_WIDTH - 1;
602         coords[3] = COORD(0) - HIGHLIGHT_WIDTH;
603         coords[4] = COORD(0) - HIGHLIGHT_WIDTH;
604         coords[5] = COORD(state->h) + HIGHLIGHT_WIDTH - 1;
605         draw_polygon(fe, coords, 3, TRUE, COL_HIGHLIGHT);
606         draw_polygon(fe, coords, 3, FALSE, COL_HIGHLIGHT);
607
608         coords[1] = COORD(0) - HIGHLIGHT_WIDTH;
609         coords[0] = COORD(0) - HIGHLIGHT_WIDTH;
610         draw_polygon(fe, coords, 3, TRUE, COL_LOWLIGHT);
611         draw_polygon(fe, coords, 3, FALSE, COL_LOWLIGHT);
612
613         /*
614          * Arrows for making moves.
615          */
616         for (i = 0; i < state->w; i++) {
617             draw_arrow(fe, COORD(i), COORD(0), +1, 0);
618             draw_arrow(fe, COORD(i+1), COORD(state->h), -1, 0);
619         }
620         for (i = 0; i < state->h; i++) {
621             draw_arrow(fe, COORD(state->w), COORD(i), 0, +1);
622             draw_arrow(fe, COORD(0), COORD(i+1), 0, -1);
623         }
624
625         ds->started = TRUE;
626     }
627
628     /*
629      * Now draw each tile.
630      */
631
632     clip(fe, COORD(0), COORD(0), TILE_SIZE*state->w, TILE_SIZE*state->h);
633
634     for (i = 0; i < state->n; i++) {
635         int t, t0;
636         /*
637          * Figure out what should be displayed at this
638          * location. It's either a simple tile, or it's a
639          * transition between two tiles (in which case we say
640          * -1 because it must always be drawn).
641          */
642
643         if (oldstate && oldstate->tiles[i] != state->tiles[i])
644             t = -1;
645         else
646             t = state->tiles[i];
647
648         t0 = t;
649
650         if (ds->bgcolour != bgcolour ||   /* always redraw when flashing */
651             ds->tiles[i] != t || ds->tiles[i] == -1 || t == -1) {
652             int x, y, x2, y2;
653
654             /*
655              * Figure out what to _actually_ draw, and where to
656              * draw it.
657              */
658             if (t == -1) {
659                 int x0, y0, x1, y1, dx, dy;
660                 int j;
661                 float c;
662                 int sense;
663
664                 if (dir < 0) {
665                     assert(oldstate);
666                     sense = -oldstate->last_movement_sense;
667                 } else {
668                     sense = state->last_movement_sense;
669                 }
670
671                 t = state->tiles[i];
672
673                 /*
674                  * FIXME: must be prepared to draw a double
675                  * tile in some situations.
676                  */
677
678                 /*
679                  * Find the coordinates of this tile in the old and
680                  * new states.
681                  */
682                 x1 = COORD(X(state, i));
683                 y1 = COORD(Y(state, i));
684                 for (j = 0; j < oldstate->n; j++)
685                     if (oldstate->tiles[j] == state->tiles[i])
686                         break;
687                 assert(j < oldstate->n);
688                 x0 = COORD(X(state, j));
689                 y0 = COORD(Y(state, j));
690
691                 dx = (x1 - x0);
692                 if (dx != 0 &&
693                     dx != TILE_SIZE * sense) {
694                     dx = (dx < 0 ? dx + TILE_SIZE * state->w :
695                           dx - TILE_SIZE * state->w);
696                     assert(abs(dx) == TILE_SIZE);
697                 }
698                 dy = (y1 - y0);
699                 if (dy != 0 &&
700                     dy != TILE_SIZE * sense) {
701                     dy = (dy < 0 ? dy + TILE_SIZE * state->h :
702                           dy - TILE_SIZE * state->h);
703                     assert(abs(dy) == TILE_SIZE);
704                 }
705
706                 c = (animtime / ANIM_TIME);
707                 if (c < 0.0F) c = 0.0F;
708                 if (c > 1.0F) c = 1.0F;
709
710                 x = x0 + (int)(c * dx);
711                 y = y0 + (int)(c * dy);
712                 x2 = x1 - dx + (int)(c * dx);
713                 y2 = y1 - dy + (int)(c * dy);
714             } else {
715                 x = COORD(X(state, i));
716                 y = COORD(Y(state, i));
717                 x2 = y2 = -1;
718             }
719
720             draw_tile(fe, state, x, y, t, bgcolour);
721             if (x2 != -1 || y2 != -1)
722                 draw_tile(fe, state, x2, y2, t, bgcolour);
723         }
724         ds->tiles[i] = t0;
725     }
726
727     unclip(fe);
728
729     ds->bgcolour = bgcolour;
730
731     /*
732      * Update the status bar.
733      */
734     {
735         char statusbuf[256];
736
737         /*
738          * Don't show the new status until we're also showing the
739          * new _state_ - after the game animation is complete.
740          */
741         if (oldstate)
742             state = oldstate;
743
744         sprintf(statusbuf, "%sMoves: %d",
745                 (state->completed ? "COMPLETED! " : ""),
746                 (state->completed ? state->completed : state->movecount));
747
748         status_bar(fe, statusbuf);
749     }
750 }
751
752 static float game_anim_length(game_state *oldstate,
753                               game_state *newstate, int dir)
754 {
755     return ANIM_TIME;
756 }
757
758 static float game_flash_length(game_state *oldstate,
759                                game_state *newstate, int dir)
760 {
761     if (!oldstate->completed && newstate->completed)
762         return 2 * FLASH_FRAME;
763     else
764         return 0.0F;
765 }
766
767 static int game_wants_statusbar(void)
768 {
769     return TRUE;
770 }
771
772 #ifdef COMBINED
773 #define thegame sixteen
774 #endif
775
776 const struct game thegame = {
777     "Sixteen", "games.sixteen",
778     default_params,
779     game_fetch_preset,
780     decode_params,
781     encode_params,
782     free_params,
783     dup_params,
784     TRUE, game_configure, custom_params,
785     validate_params,
786     new_game_seed,
787     validate_seed,
788     new_game,
789     dup_game,
790     free_game,
791     new_ui,
792     free_ui,
793     make_move,
794     game_size,
795     game_colours,
796     game_new_drawstate,
797     game_free_drawstate,
798     game_redraw,
799     game_anim_length,
800     game_flash_length,
801     game_wants_statusbar,
802 };