Harto de experimentar con pequeños animales domésticos , el ganador del premio Nobel Erwin Schrödinger ha decidido encontrar el láser más cercano y dispararlo a las cosas. Porque ... ¡ciencia!

Descripción

Se le darán dos puntos por los que pasa el láser y el tamaño de un rayo láser, y debe determinar a dónde debe haber ido el rayo láser, dónde podría haber ido y dónde no .

El rayo láser puede ser horizontal, vertical o diagonal. Para un rayo láser de tamaño 1, se ven así respectivamente:

       #  #
       #   #
#####  #    #
       #     #
       #      #

El rayo láser diagonal también se puede voltear. Los rayos láser de tamaño 2 se ven así:

       ###  ##
#####  ###  ###
#####  ###   ###
#####  ###    ###
       ###     ##

En general, para obtener un rayo láser de tamaño (n), simplemente tome el rayo láser de tamaño (n-1) y agregue un rayo láser de tamaño (1) en ambos lados. Como ejemplo final, aquí están todos los rayos láser posibles de tamaño 3, que se muestran en el mismo "tablero":

###.....#####.....##
####....#####....###
#####...#####...####
.#####..#####..#####
..#####.#####.#####.
...###############..
....#############...
.....###########....
####################
####################
####################
####################
####################
.....###########....
....#############...
...###############..
..#####.#####.#####.
.#####..#####..#####
#####...#####...####
####....#####....###

Este "tablero" siempre tendrá dimensiones de 20x20 (en caracteres).

Entrada

Su programa recibirá cinco enteros como entrada. Son, en orden, x ₁ , y ₁ , x ₂ , y ₂ , y el tamaño del rayo láser. Deben tomarse exactamente en ese orden. Si lo desea, puede tomar los pares ordenados (x, y) como una matriz, tupla, lista u otro tipo de datos incorporado que almacena dos valores.

Los dos puntos dados como entrada estarán dentro del tablero, y se garantiza que serán distintos (es decir, los dos puntos nunca serán los mismos). El tamaño del rayo láser está vinculado a 1 ≤ size < 20. Siempre habrá al menos un posible rayo láser que atraviese ambos puntos.

Salida

Su programa debe generar una cuadrícula de 20x20 de los siguientes caracteres:

• # si cada posible rayo láser que pasa por los dos puntos también pasa por este punto.
• . si no hay un rayo láser que pase por los dos puntos y este punto.
• ? si algunos, pero no todos, los posibles rayos láser pasan por este punto.
• Xsi este es uno de los dos puntos de entrada originales (esto anula el #).

Casos de prueba

7, 7, 11, 3, 1

..............#.....
.............#......
............#.......
...........X........
..........#.........
.........#..........
........#...........
.......X............
......#.............
.....#..............
....#...............
...#................
..#.................
.#..................
#...................
....................
....................
....................
....................
....................

18, 18, 1, 1, 2

#??.................
?X??................
??#??...............
.??#??..............
..??#??.............
...??#??............
....??#??...........
.....??#??..........
......??#??.........
.......??#??........
........??#??.......
.........??#??......
..........??#??.....
...........??#??....
............??#??...
.............??#??..
..............??#??.
...............??#??
................??X?
.................??#

10, 10, 11, 10, 3

?????..????????..???
??????.????????.????
????????????????????
????????????????????
.???????????????????
..??????????????????
????????????????????
????????????????????
????????????????????
????????????????????
??????????XX????????
????????????????????
????????????????????
????????????????????
????????????????????
..??????????????????
.???????????????????
????????????????????
????????????????????
??????.????????.????

3, 3, 8, 10, 4

??????????..........
??????????..........
??????????..........
???X??????..........
???##?????..........
???###????..........
????###????.........
.????###????........
..????###????.......
..?????##?????......
..??????X??????.....
..??????????????....
..???????????????...
..????????????????..
..?????????????????.
..??????????????????
..??????????????????
..????????.?????????
..????????..????????
..????????...???????

Los casos de prueba se generaron con el siguiente script de Ruby, ubicado dentro de un Fragmento de pila para conservar el espacio vertical.

/*

#!/usr/bin/ruby

$w = $h = 20

class Point
    attr_reader :x, :y
    def initialize x, y
        @x = x
        @y = y
    end
    def inspect
        "(#{@x}, #{@y})"
    end
    def == p
        @x == p.x && @y == p.y
    end
    alias eql? ==
    def hash
        @x * $h + @y
    end
    def valid?
        @x >= 0 && @y >= 0 && @x < $w && @y < $h
    end
end

module Angle
    HORIZONTAL = Point.new(1, 0)
    VERTICAL = Point.new(0, 1)
    DIAG1 = Point.new(1, 1)
    DIAG2 = Point.new(1, -1)
end

def line_points point, angle, size
    points = [point]

    while points[-1].valid?
        points.push Point.new(points[-1].x + angle.x, points[-1].y + angle.y)
    end
    points.pop
    while points[0].valid?
        points.unshift Point.new(points[0].x - angle.x, points[0].y - angle.y)
    end
    points.shift

    if size == 1
        points
    elsif size > 1
        a2 = case angle
            when Angle::HORIZONTAL then Angle::VERTICAL
            when Angle::VERTICAL then Angle::HORIZONTAL
            else Angle::VERTICAL  # HORIZONTAL also works
        end
        (size-1).times do |n|
            np1 = Point.new(point.x + a2.x*(n+1), point.y + a2.y*(n+1))
            np2 = Point.new(point.x - a2.x*(n+1), point.y - a2.y*(n+1))
            points.concat line_points np1, angle, 1 if np1.valid?
            points.concat line_points np2, angle, 1 if np2.valid?
        end
        points
    else
        throw 'something is very wrong'
    end
end

def generate_grid x1, y1, x2, y2, size
    p1 = Point.new(x1, y1)
    p2 = Point.new(x2, y2)
    lasers = []
    points = [Point.new((p1.x + p2.x) / 2, (p1.y + p2.y) / 2)]  # midpoint
    while points.length > 0
        point = points.pop
        new_lasers = Angle.constants
            .map{|angle| line_points point, Angle.const_get(angle), size }
            .select {|laser| laser.include?(p1) && laser.include?(p2) } -
            lasers
        if new_lasers.length > 0
            lasers.concat new_lasers
            points.push Point.new(point.x+1, point.y) if point.x+1 < $w
            points.push Point.new(point.x, point.y+1) if point.y+1 < $h
            points.push Point.new(point.x-1, point.y) if point.x-1 > 0
            points.push Point.new(point.x, point.y-1) if point.y-1 > 0
        end
    end
    grid = Array.new($h) { ?. * $w }
    lasers.each do |laser|
        laser.each do |point|
            grid[point.y][point.x] = ??
        end
    end
    lasers.reduce(:&).each do |point|
        grid[point.y][point.x] = ?#
    end
    grid[p1.y][p1.x] = 'X'
    grid[p2.y][p2.x] = 'X'
    grid
end

testcases = [
    [7, 7, 11, 3, 1],
    [18, 18, 1, 1, 2],
    [10, 10, 11, 10, 3],
    [3, 3, 8, 10, 4]
]

testcases.each do |test|
    puts test * ', '
    puts
    puts generate_grid(*test).map{|line| '    ' + line }
    puts
end

*/

Reglas

• Su programa debe poder resolver cada uno de los casos de prueba en menos de 30 segundos (en una máquina razonable). Esto es más una comprobación de cordura, ya que mi programa de prueba Ruby resolvió todos los casos de prueba casi instantáneamente.

• Este es el código de golf , por lo que gana la solución más corta.

C, 291 280 277 265 bytes

x,y,A,C,B,D,a,c,b,d,w,s,t;T(i){return abs(i)<2*w-1;}U(j,k){s+=T(j-k)*T(j)*T(k);t*=T(j-k)*j*k<1;}main(){for(scanf("%i%i%i%i%i",&a,&b,&c,&d,&w);y<20;y+=!x)s=0,t=1,U(A=a-x,C=c-x),U(B=b-y,D=d-y),U(A-B,C-D),U(A+B,C+D),putchar((x=++x%21)?".?#x"[!!s+t+(!A*!B+!C*!D)]:10);}

Se puede compilar / ejecutar usando:

gcc laser.c -o laser && echo "10 10 11 10 3" | ./láser

A continuación, el mismo código con espacios en blanco y comentarios explicativos:

// Integers...
x,y,A,C,B,D,a,c,b,d,w,s,t;

// Is true if i is in range (of something)
T(i){return abs(i)<2*w-1;}

// Tests if lasers (horizontal, vertical, diagonal, etc) can/must exist at this point
// T(j-k) == 0 iff the laser of this direction can exist
// s += 1 iff this laser direction can pass through this point
// t *= 1 iff this laser direction must pass through this point
U(j,k){
    s+=T(j-k)*T(j)*T(k);
    t*=T(j-k)*j*k<1;
}

main(){ 
    // Read input; p0=(a,b), p1=(c,d)
    for(scanf("%i%i%i%i%i",&a,&b,&c,&d,&w); y<20; y+=!x)

        // A, B, C and D represent delta-x and delta-y for each points
        // e.g.: if we're processing (2,3), and p0=(4,5), A=4-2, B=5-3
        // s != 0 iff (x,y) can have some laser through it
        // t == 1 iff all lasers pass through (x,y)
        // (!A*!B+!C*!D) == 1 iff (x,y) is either p0 or p1  
        s=0,t=1,U(A=a-x,C=c-x),U(B=b-y,D=d-y),U(A-B,C-D),U(A+B,C+D),
        putchar((x=++x%21)?".?#x"[!!s+t+(!A*!B+!C*!D)]:10);
}

C, 302 bytes

b[400],x,y,s,t,w,d,e,g,k;f(u,v){d=u*x+v*y;e=u*s+v*t;if(e<d)k=e,e=d,d=k;for(k=0;k<400&d+w>e;++k)g=k%20*u+k/20*v,b[k]|=g>e-w&g<d+w|(g<d|g>e)*2;}main(){scanf("%d%d%d%d%d",&x,&y,&s,&t,&w);w=2*w-1;f(1,0);f(0,1);f(1,1);f(1,-1);b[y*20+x]=4;b[t*20+s]=4;for(k=0;k<400;)putchar(".#.?X"[b[k]]),++k%20?0:puts("");}

La entrada se toma de stdin, leyendo los 5 números en el orden definido.

Antes del paso final de reducción de tamaño:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int b[400], x, y, s, t, w, d, e, g, k;

void f(int u, int v) {
  d = u * x + v * y;
  e = u * s + v * t;
  if (e < d) k = e, e = d, d = k;
  if (d + w > e) {
    for (k = 0; k < 400; ++k) {
      g = u * (k % 20) + v * (k / 20);
      if (g > e - w && g < d + w) b[k] |= 1;
      if (g < d || g > e) b[k] |= 2;
    }
  }
}

int main() {
  scanf("%d%d%d%d%d", &x, &y, &s, &t, &w);
  w = 2 * w - 1;
  f(1, 0); f(0, 1); f(1, 1); f(1, -1);
  b[y * 20 + x] = 4;
  b[t * 20 + s] = 4;
  for (k = 0; k < 400; ) {
     putchar(".#.?X"[b[k]]);
     ++k % 20 ? 0 : puts("");
  }
}

Alguna explicación de los pasos clave:

• La matriz bcontiene el estado / resultado. El bit 0 se establecerá para todos los píxeles a los que puede llegar un haz. El bit 1 se establecerá para todos los píxeles que no están cubiertos por todos los haces.
• fSe llama a la función para las 4 direcciones (vertical, horizontal, ambas diagonales). Sus argumentos especifican el vector normal de la dirección.
• En función f:
  • La distancia de ambos puntos de entrada con respecto a la dirección se calcula ( dy e) como el producto escalar del punto con el vector normal pasado.
  • Las distancias se intercambian si es necesario para que dsiempre sea menor o igual que e.
  • Si la diferencia entre dy ees mayor que el ancho de la viga, no son posibles en esta dirección.
  • De lo contrario, repita todos los píxeles. Establezca el bit 0 si el haz es accesible por cualquier haz, y el bit 1 si no está cubierto por todos los haces.
• Marque los dos puntos de entrada con el valor 4. Dado que usamos los bits 0 y 1 para rastrear el estado, que da como resultado los valores 0 a 3, este es el valor más pequeño no utilizado.
• Recorra los píxeles by convierta los valores en el rango de 0 a 4 a su carácter correspondiente mientras los imprime.