Giun của Paterson là một loại máy tự động di động tồn tại trên một lưới tam giác vô hạn và, mỗi bước, chúng quay theo một hướng nào đó và di chuyển một đơn vị. Thuộc tính xác định của chúng là chúng không bao giờ có thể đi qua cùng một điểm hai lần và bất cứ khi nào chúng gặp cùng một môi trường xung quanh, chúng sẽ đưa ra quyết định tương tự. Một con sâu luôn "nhìn" từ góc nhìn của chính nó với cái đuôi nằm ở 3 và đầu của nó nằm ở trung tâm của hình lục giác này:
Ví dụ, hãy xem xét sâu với các quy tắc:
- Nếu 0, 1, 2, 4 và 5 đều trống, hãy di chuyển theo hướng 2
- Nếu 0, 1, 4 và 5 trống và 2 được điền, hãy di chuyển theo hướng 0
- Nếu 0, 1 và 5 trống và 2 và 4 được điền, di chuyển theo hướng 0
Điều này dẫn đến đường dẫn sau (từ Wikipedia):
Nếu sâu tìm thấy chính nó trong một tình huống mà tất cả môi trường xung quanh được lấp đầy, nó sẽ chấm dứt.
Đầu vào
Một danh sách các số. Số thứ n cho biết con sâu sẽ đưa ra quyết định gì cho tình huống mới thứ n mà nó gặp phải khi phải đưa ra quyết định. Lưu ý rằng nếu tất cả ngoại trừ một trong những môi trường xung quanh của nó được lấp đầy, nó phải di chuyển theo hướng duy nhất trống rỗng. Điều này không được tính là một "quyết định" và không tiêu thụ một con số. Để tạo sâu mẫu ví dụ được hiển thị ở trên, đầu vào sẽ là [2, 0, 0]. Đầu vào được đảm bảo để tạo ra một con sâu chấm dứt và không truy xuất đường dẫn của nó, và đầu vào sẽ không bao giờ quá ngắn.
Đầu ra
Xuất ra một danh sách các tọa độ cho biết vị trí của đầu sâu, bắt đầu từ (1, 0). Chúng tôi sẽ xem xét di chuyển lên và sang phải là chỉ giảm giá trị y, nhưng di chuyển lên và sang trái là giảm giá trị x và giảm giá trị y. Ví dụ: đầu ra của đường dẫn cho đầu vào ví dụ là
(1, 0), (1, 1), (0, 0), (-1, -1), (0, -1), (0, 0), (0, 1), (-1, 0), (0, 0)
Các trường hợp thử nghiệm
Bạn cũng có thể sử dụng đoạn mã javascript để chạy thử nghiệm.
[2,0,0]: (1,0),(1,1),(0,0),(-1,-1),(0,-1),(0,0),(0,1),(-1,0),(0,0)
[1,0,4,0,1,5]: (1,0),(2,1),(2,2),(1,2),(0,1),(0,0),(0,-1),(1,-1),(2,0),(2,1),(3,1),(4,2),(4,3),(3,3),(2,2),(1,1),(1,0),(2,0),(3,1),(3,0),(4,0),(5,1),(5,2),(4,2),(3,2),(2,1),(1,1),(0,0),(-1,0),(-2,-1),(-2,-2),(-1,-2),(0,-1),(1,0),(1,-1),(2,-1),(3,0),(4,1),(4,2),(5,3),(5,4),(4,4),(3,3),(3,4),(2,4),(1,3),(1,2),(1,1),(0,1),(-1,0),(-1,1),(-2,1),(-3,0),(-3,-1),(-2,-1),(-1,-1),(0,0)
[1,0,5,1]: (1,0),(2,1),(2,2),(1,2),(0,1),(0,0),(0,-1),(1,-1),(2,0),(2,1),(3,2),(3,3),(2,3),(1,2),(0,2),(-1,1),(-1,0),(0,0),(1,1),(1,2),(1,3),(0,3),(-1,2),(-1,1),(-2,0),(-2,-1),(-1,-1),(0,0)
[2,0,1,0]: (1,0),(1,1),(0,0),(-1,-1),(0,-1),(0,0),(-1,0),(-1,-1),(-1,-2),(0,-1),(1,0),(2,1),(1,1),(0,1),(0,0)
Chương trình được lắp ráp vội vàng (có thể là lỗi) sẽ hiển thị các con sâu:
var canvas = document.querySelector("canvas");
var ctx = canvas.getContext("2d");
var input, memory;
var log = str => {
console.log(str);
document.querySelector("textarea").value += str + "\n";
};
var orientations = [
[1, 0],
[1, 1],
[0, 1],
[-1, 0],
[-1, -1],
[0, -1]
];
var arena = {
grid: [[[1, 0, 0]]],
maxX: 1,
maxY: 0,
expandGrid: function() {
var grid = this.grid;
var newWidth = grid[0].length + 2,
newHeight = grid.length + 2;
var createRow = () => {
var result = [];
for (let i = 0; i < newWidth; ++i) result.push([0, 0, 0]);
return result;
};
for (let row of grid) {
row.push([0, 0, 0]);
row.unshift([0, 0, 0]);
};
grid.push(createRow());
grid.unshift(createRow());
},
gridWidth: function() {
return this.grid[0].length
},
gridHeight: function() {
return this.grid.length
},
get: function(x, y) {
var colOffset = Math.floor(this.gridWidth() / 2),
rowOffset = Math.floor(this.gridHeight() / 2);
return this.grid[y + rowOffset][x + colOffset];
},
isAtEnd: function(x, y) {
var colOffset = Math.floor(this.gridWidth() / 2),
rowOffset = Math.floor(this.gridHeight() / 2);
return x === -colOffset || x + colOffset + 1 === this.gridWidth() ||
y === -rowOffset || y + rowOffset + 1 === this.gridHeight();
},
getEdge: function(x, y, o) {
if (o % 2 === 0) return this.get(x, y)[o / 2];
else {
let a, b;
[a, b] = orientations[(o + 3) % 6];
return this.get(x - a, y - b)[((o + 3) % 6) / 2];
}
},
setEdge: function(x, y, o) {
if (Math.abs(x) > this.maxX) this.maxX = Math.abs(x);
if (Math.abs(y) > this.maxY) this.maxY = Math.abs(y);
if (o % 2 === 0) {
if (this.get(x, y)[o / 2]) throw new Error("Path already taken");
this.get(x, y)[o / 2] = 1;
} else {
let a, b;
[a, b] = orientations[(o + 3) % 6];
if (this.get(x - a, y - b)[((o + 3) % 6) / 2]) throw new Error("Path already taken");
this.get(x - a, y - b)[((o + 3) % 6) / 2] = 1;
}
}
};
var drawGrid = function(area) {
var width = canvas.width,
height = canvas.height;
ctx.clearRect(0, 0, width, height);
var gridWidth = arena.gridWidth(),
gridHeight = arena.gridHeight();
var triangleLen = Math.floor(Math.min(
width / (arena.maxX * 2 + arena.maxY),
height / (arena.maxY * Math.sqrt(3)),
width / 4
));
var convert = (x, y) => [(x - y / 2) * triangleLen, triangleLen * y * Math.sqrt(3) / 2];
var drawCirc = function(x, y) {
var a, b;
ctx.beginPath();
[a, b] = convert(x, y);
ctx.arc(a, b, 5, 0, 2 * Math.PI);
ctx.fill();
};
ctx.fillStyle = "black";
for (let y = 0; triangleLen * y * Math.sqrt(3) / 2 < height; ++y) {
for (let x = Math.floor(y / 2); triangleLen * (x - y / 2) < width; ++x) {
drawCirc(x, y);
}
};
var drawLine = function(a, b, c, d) {
var x, y;
ctx.beginPath();
[x, y] = convert(a, b);
ctx.moveTo(x, y);
[x, y] = convert(a + c, b + d);
ctx.lineTo(x, y);
ctx.stroke();
};
var centerY = Math.round(height / (triangleLen * Math.sqrt(3)));
var centerX = Math.round(width / (2 * triangleLen) + centerY / 2);
ctx.fillStyle = "red";
drawCirc(centerX, centerY);
for (let row = -(gridHeight - 1) / 2; row < (gridHeight + 1) / 2; ++row) {
for (let col = -(gridWidth - 1) / 2; col < (gridWidth + 1) / 2; ++col) {
let lines = arena.get(col, row);
for (let j = 0; j < lines.length; ++j) {
if (lines[j]) {
let or = orientations[2 * j];
drawLine(col + centerX, row + centerY, or[0], or[1]);
}
}
}
}
};
var step = function(x, y, absoluteOrientation) {
log('(' + x + ',' + y + ')');
var surroundings = 0;
for (let i = 0; i < 6; ++i) {
if (arena.getEdge(x, y, (absoluteOrientation + i) % 6)) {
surroundings |= (1 << i);
}
}
if (surroundings == 63) {
console.log("Done!");
return;
}
var action;
if (memory[surroundings] !== undefined)
action = memory[surroundings];
else {
action = input.shift();
memory[surroundings] = action;
}
absoluteOrientation = (absoluteOrientation + action) % 6;
arena.setEdge(x, y, absoluteOrientation);
var or = orientations[absoluteOrientation];
x += or[0];
y += or[1];
if (arena.isAtEnd(x, y)) arena.expandGrid();
drawGrid(arena);
setTimeout(function() {
step(x, y, absoluteOrientation);
}, parseFloat(document.querySelector("input[type=number]").value));
};
var go = function() {
input = document.querySelector("input[type=text]").value.split(",").map(x => parseInt(x, 10));
arena.grid = [[[1, 0, 0]]];
arena.maxX = 1;
arena.maxY = 0;
memory = {};
for (let i = 0; i < 6; ++i) {
memory[(~(1 << i)) & 63] = i;
}
arena.expandGrid();
arena.expandGrid();
step(1, 0, 0);
};
document.querySelector("button").onclick = go;
canvas {
border: 1px solid black;
}
Input: <input type="text" placeholder="Comma separated input"><br />
Delay (ms): <input type="number" placeholder="delay" value="500"/><button>Go</button><br />
<canvas width="500" height="400"></canvas><br />
<textarea></textarea>
[1,0,4,2,0,1,5].)