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921f03ec9d
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f1c5694d26
| Author | SHA1 | Date | |
|---|---|---|---|
| f1c5694d26 | |||
| baf45b78d1 |
272
day6/solver.py
Normal file
272
day6/solver.py
Normal file
@@ -0,0 +1,272 @@
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import sys
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from copy import copy, deepcopy
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import operator as op
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from typing import Optional, Self, TypeAlias
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import logging
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logger = logging.getLogger()
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class SimulationLooping(Exception):
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...
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class Direction:
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steps = [(0, -1), (1, 0), (0, 1), (-1, 0)]
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chars = ['^', '>', 'v', '<']
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def __init__(self, angle: int):
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self.angle = angle
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@classmethod
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def parse(cls, char: str):
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angle = cls.chars.index(char)
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return cls(angle)
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@property
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def step(self):
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return self.steps[self.angle]
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def __str__(self):
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return self.chars[self.angle]
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def __repr__(self):
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return f"<Direction angle={self.angle} facing={str(self)}>"
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def turn(self, amount=1):
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return Direction((self.angle + amount) % 4)
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def __hash__(self):
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return hash(self.angle)
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def __eq__(self, other):
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return self.angle == other.angle
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class Position:
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__slots__ = ('x', 'y')
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def __init__(self, x: int, y: int):
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self.x = x
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self.y = y
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def __repr__(self):
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return f"<Position x={self.x} y={self.y}>"
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def move(self, direction: Direction):
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xdiff, ydiff = direction.step
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return Position(self.x + xdiff, self.y + ydiff)
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def __hash__(self):
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return hash((self.x, self.y))
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def __eq__(self, other):
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return self.x == other.x and self.y == other.y
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class LabMap:
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def __init__(self, width: int, height: int, obstacles: set[Position]):
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self.width = width
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self.height = height
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self.obstacles = obstacles
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def in_map(self, pos: Position):
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"""
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|
Test whether a given position is in the map.
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"""
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return (0 <= pos.x < self.width) and (0 <= pos.y < self.height)
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def is_obstacle(self, pos: Position):
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"""
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|
Test whether the position is an obstacle.
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"""
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return pos in self.obstacles
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def __deepcopy__(self, memo):
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return LabMap(self.width, self.height, copy(self.obstacles))
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class Guard:
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def __init__(self, pos: Optional[Position], direction: Direction):
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self.pos = pos
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self.direction = direction
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self.visited: set[tuple[Position, Direction]] = set()
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if pos is not None:
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self.visited.add((pos, direction))
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def visit(self, pos: Position):
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self.pos = pos
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key = (pos, self.direction)
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seen_before = key in self.visited
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self.visited.add(key)
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return seen_before
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def get_path(self):
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return set(map(op.itemgetter(0), self.visited))
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def leave(self):
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self.pos = None
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def total_visited(self):
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return len(self.get_path())
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def turn(self):
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self.direction = self.direction.turn()
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def __deepcopy__(self, memo):
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guard = Guard(self.pos, self.direction)
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guard.visited = copy(self.visited)
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return guard
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class Simulation:
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def __init__(self, map: LabMap, guards: list[Guard]):
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self.map = map
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self.guards = guards
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self.ticker = 0
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def __deepcopy__(self, memo):
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sim = Simulation(deepcopy(self.map, memo), deepcopy(self.guards, memo))
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sim.ticker = self.ticker
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return sim
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@classmethod
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def from_string(cls, simstring: str) -> Self:
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"""
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|
Create a Simulation from a starting string.
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"""
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if not simstring:
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raise ValueError("Empty simulation string provided")
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obstacles = []
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guards = []
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lines = simstring.splitlines()
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width = len(lines[0])
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height = len(lines)
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for i, line in enumerate(simstring.splitlines()):
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line = line.strip()
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if not line:
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continue
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for j, char in enumerate(line):
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match char:
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case '#':
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pos = Position(j, i)
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obstacles.append(pos)
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case '>' | 'v' | '<' | '^':
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pos = Position(j, i)
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direction = Direction.parse(char)
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guard = Guard(pos, direction)
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guards.append(guard)
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case '.':
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pass
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case _:
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logger.warning(f"Unknown map char: '{char}'")
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map = LabMap(width, height, set(obstacles))
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return cls(map, guards)
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|
def to_string(self) -> str:
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|
"""
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|
Create a simulation map string.
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|
Mainly for debugging.
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"""
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|
lines = []
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||||||
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# Initialise the list
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for _ in range(self.map.height):
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line = self.map.width * ['.']
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lines.append(line)
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for obstacle in self.map.obstacles:
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lines[obstacle.y][obstacle.x] = '#'
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for guard in self.guards:
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pos = guard.pos
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if pos is not None:
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lines[pos.y][pos.x] = str(guard.direction)
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return '\n'.join(''.join(line) for line in lines)
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def total_visited(self) -> int:
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return sum(guard.total_visited() for guard in self.guards)
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def tick(self):
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"""
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Tick the simulation.
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"""
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looping = None
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for guard in self.guards:
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if (pos := guard.pos) is not None:
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pos = pos.move(guard.direction)
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if self.map.in_map(pos):
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|
if self.map.is_obstacle(pos):
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guard.turn()
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else:
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looper = guard.visit(pos)
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looping = looper if looping is None else looping & looper
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|
else:
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guard.leave()
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self.ticker += 1
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if looping:
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raise SimulationLooping("All guards are looping!")
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# print(f"Tick {self.ticker}")
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# print(self.to_string())
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def run(self):
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if not self.guards:
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raise ValueError("Simulation has no guards to move!")
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while any(guard.pos is not None for guard in self.guards):
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self.tick()
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def find_good_obstacles(sim: Simulation):
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"""
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Examine alternate universes to compute a list of good obstacle locations.
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NOTE: This is far from the most efficient approach.
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|
We could also memoise guard paths from each alt universe simulation
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|
to 'fast-forward' time between changes.
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"""
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guard = sim.guards[0]
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good_obstacles = []
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tried_obstacles = set()
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while any(guard.pos is not None for guard in sim.guards):
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sim_alt = deepcopy(sim)
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sim.tick()
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pos = guard.pos
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if pos is not None and pos not in tried_obstacles:
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sim_alt.map.obstacles.add(pos)
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try:
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|
sim_alt.run()
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|
except SimulationLooping:
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good_obstacles.append(pos)
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|
tried_obstacles.add(pos)
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return good_obstacles
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def main():
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with open(sys.argv[1]) as file:
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map = file.read().strip()
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print("Loading Simulation")
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simulation = Simulation.from_string(map)
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|
print("Running Simulation")
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simulation.run()
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|
print(f"Simulation complete after {simulation.ticker} steps.")
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|
print(f"Total nodes visited: {simulation.total_visited()}")
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|
print("Loading Simulation again")
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|
simulation = Simulation.from_string(map)
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|
print("Searching alternate universes for good obtacle placement.")
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result = find_good_obstacles(simulation)
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|
print(f"Found {len(result)} good placements for obstacles!")
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|
if __name__ == '__main__':
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|
main()
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35
day6/test.py
Normal file
35
day6/test.py
Normal file
@@ -0,0 +1,35 @@
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from solver import Simulation, find_good_obstacles
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test_data = r"""
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....#.....
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.........#
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|
..........
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|
..#.......
|
||||||
|
.......#..
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||||||
|
..........
|
||||||
|
.#..^.....
|
||||||
|
........#.
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||||||
|
#.........
|
||||||
|
......#...
|
||||||
|
""".strip()
|
||||||
|
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def test_visited():
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|
print("Beginning visited test")
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sim = Simulation.from_string(test_data)
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|
sim.run()
|
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|
visited = sim.total_visited()
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assert visited == 41
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|
print("Visited test passed")
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|
def test_loop_obstacles():
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||||||
|
print("Beginning loop inducing obstacle placement test")
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|
sim = Simulation.from_string(test_data)
|
||||||
|
places = find_good_obstacles(sim)
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|
assert len(places) == 6
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||||||
|
print(f"Loop inducing obstacle placement test complete")
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||||||
|
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||||||
|
if __name__ == '__main__':
|
||||||
|
test_visited()
|
||||||
|
test_loop_obstacles()
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Reference in New Issue
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