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2010/10/04

ハノイとバベルの塔 第五階 – 端末アニメ in C

Filed under: 離散的な気まぐれ — タグ: , — Kohyama @ 13:59

スタック* を少々拡張し, 任意の位置のデータが見れるようにしたデータ構造で一つの杭に積んである円盤の番号を保存することにし, これを三つ用意します.

以下の操作を提供する stack 型のオブジェクトがあるとします. すなわち

  • init(int n) で n 個の int 値を格納できるよう初期化
  • push(int data) で data をスタックにプッシュ
  • int pop() でデータをスタックからポップ
  • int depth() で現在のスタックの深さを参照
  • int data(int position) で指定した位置の値を参照
  • finalize() で終了処理を行う

とします.

仮のコードは以下のようになります.

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

stack pegs[3];
int N, w;

static void
print()
{
	int i, j, k;

	w ミリ秒停止.
	端末をクリアして 2行1桁目に移動.
	for (i = 0; i < N; i++) {
		for (j = 0; j < 3; j++) {
			if (pegs[j].depth < N - i)
				1 個の ' ', N個の ' ', 1個の '|', N個の ' ' および 1個の ' ' を出力.
			else
				1 個の ' ',
				(N - pegs[j].data[N - i - 1]) 個の ' ',
				pegs[j].data[N - i - 1] 個の '-',
				1 個の '|',
				pegs[j].data[N - i - 1] 個の '-',
				(N - pegs[j].data[N - i - 1]) 個の ' ' および
				1 個の ' ' を出力.
		}
		改行を出力.
	}
	(6*N + 9) 個の '=' と改行を出力.
}

static void
move(stack *src, stack *tmp, stack *dst, int n)
{
	if (n == 0)
		return;
	move(src, dst, tmp, n - 1);
	dst->push(src->pop());
	print();
	move(tmp, src, dst, n - 1);
}

int
main(int argc, char *argv[])
{
	/*
	 * init
	 */
	N = (argc < 2)?3:atoi(argv[1]);
	w = (argc < 3)?500:atoi(argv[2]);
	pegs[0].init();
	pegs[1].init();
	pegs[2].init();
	for (i = 0; i < N; i++)
		pegs[0].push(N - i);

	/*
	 * do
	 */
	print();
	move(&pegs[0], &pegs[1], &pegs[2], N);

	/*
	 * fainalize
	 */
	free(pegs[0].data);
	free(pegs[1].data);
	free(pegs[2].data);

	return 0;
}

stack の実装.

  • データ自体は構造体で定義します.
    typedef _struct {
    	int depth;
    	int *data;
    } struct;
    

    stack s; に対して

  • s.init(int n) は
    s.data = (int *)malloc(n*sizeof(int));
    s.depth = 0;
  • s.push(int data) は
    s.data[s.depth++] = data;
  • s.pop() は
     s.data[--s.depth];
  • s.depth() は
    s.depth
  • s.data(int position) は
    s.data[position]
  • s.finalize() は
    free(s.data);

のように書けます.
また, 利用される可能性のある最大の長さで, ‘ ‘, ‘-’, ‘=’ の連なった文字列を用意しておき, (用意した長さ – 出力したい長さ)番目の文字から出力することで任意の長さの ‘ ‘ や ‘-’ の連なった文字列を出力します.

それぞれのコード量が少ないので展開してしまいます. コードは以下のようになります.

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

typedef struct _stack {
	int depth;
	int *data;
} stack;
stack pegs[3];
int N, w;
char *bar, *ws, *grnd;
char clsmv21[] = "\x1b[2J\x1b[2;1H";

static void
print()
{
	int i, j, k;

	usleep(w*1000);
	fputs(clsmv21, stdout);
	for (i = 0; i < N; i++) {
		for (j = 0; j < 3; j++) {
			if (pegs[j].depth < N - i)
				printf(" %s|%s ", ws, ws);
			else
				printf(" %s%s|%s%s ",
				  ws + (pegs[j].data[N - i - 1]),
				  bar + (N - pegs[j].data[N - i - 1]),
				  bar + (N - pegs[j].data[N - i - 1]),
				  ws + (pegs[j].data[N - i - 1]));
		}
		putchar('\n');
	}
	fputs(grnd, stdout);
}

static void
move(stack *src, stack *tmp, stack *dst, int n)
{
	if (n == 0)
		return;
	move(src, dst, tmp, n - 1);
	dst->data[dst->depth++] = src->data[--src->depth];
	print();
	move(tmp, src, dst, n - 1);
}

int
main(int argc, char *argv[])
{
	int i;

	/*
	 * init
	 */
	N = (argc < 2)?3:atoi(argv[1]);
	w = (argc < 3)?500:atoi(argv[2]);
	pegs[0].data = (int *)malloc(N*sizeof(int));
	pegs[0].depth = 0;
	pegs[1].data = (int *)malloc(N*sizeof(int));
	pegs[1].depth = 0;
	pegs[2].data = (int *)malloc(N*sizeof(int));
	pegs[2].depth = 0;
	for (i = 0; i < N; i++)
		pegs[0].data[pegs[0].depth++] = N - i;

	/*
	 * for display
	 */
	bar = (char *)malloc((N + 1)*sizeof(char));
	for (i = 0; i < N; i++)
		bar[i] = '-';
	bar[N] = '\0';
	ws = (char *)malloc((N + 1)*sizeof(char));
	for (i = 0; i < N; i++)
		ws[i] = ' ';
	ws[N] = '\0';
	grnd = (char *)malloc((6*N + 11)*sizeof(char));
	for (i = 0; i < 6*N + 9; i++)
		grnd[i] = '=';
	grnd[6*N + 9] = '\n';
	grnd[6*N + 10] = '\0';

	/*
	 * do
	 */
	print();
	move(&pegs[0], &pegs[1], &pegs[2], N);

	/*
	 * fainalize
	 */
	free(bar);
	free(ws);
	free(grnd);
	free(pegs[0].data);
	free(pegs[1].data);
	free(pegs[2].data);

	return 0;
}

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