Задача . Игра "черный ящик"

В игру «черный ящик» играют с помощью квадратного черного ящика, который располагается на плоском столе. На каждой из сторон ящика есть n отверстий (всего 4n отверстий), в которые можно вбрасывать шар. Вброшенный шар через некоторое время вылетит наружу через одно из 4n отверстий, возможно, через то же отверстие, в которое он был вброшен.



Содержимое черного ящика можно рассматривать в виде сетки размером n x n. Отверстия в сторонах ящика – это начала и концы строк и столбцов сетки. Каждая клетка сетки либо пустая, либо занята отражателем. Отражатель – это устройство, которое изменяет направление движения шара на 90 градусов. Рассмотрим пример ящика размером 5x 5.

Вброшенный шар движется по прямой, пока не попадает в отражатель или не вылетит наружу. Когда шар попадает в отражатель, шар меняет направление своего движения, а отражатель меняет свое положение (под словом «меняет» подразумевается поворот на 90 градусов). На примере показаны действия отражателя.



a) Первый шар вброшен через отверстие. Он попал в отражатель и изменил направление движения.

b) После попадания первого шара отражатель изменил свое положение. Новый шар вбросили в то же отверстие, он попал в тот же отражатель, и отразился в направлении, противоположном направлению первого шара после отражения.

c) Отражатель изменил свое положение. После каждого попадания положение отражателя изменяется.


Когда шар попадает в отражатель, раздается звуковой сигнал. Количество отражений шара можно узнать, посчитав количество сигналов. Можно доказать, что шар всегда вылетает из ящика. У ящика есть одна кнопка, которая приводит его в исходное положение, и другая кнопка, которая меняет положение всех отражателей на противоположное.

ЗАДАНИЕ
Вам будет предоставлен интерфейс к 15 черным ящикам с помощью библиотеки функций Pascal или C/C++. Вы должны определить содержимое каждого из ящиков как можно точнее и отправить на проверку файлы, описывающие каждый ящик. Интерфейс также предоставляет возможность создания собственных ящиков для тестирования.

ОГРАНИЧЕНИЯ
1 ≤ n ≤ 30

 

ВЫВОД

Вы должны предоставить на проверку файлы, содержащие следующие данные для каждого из 15 черных ящиков:

blackboxK.out

ОПИСАНИЕ

#FILE blackbox K ..... .../. .... .../. .?.?.

СТРОКА 1: Заголовок файла, который должен иметь вид #FILE blackbox K где K (число в диапазоне 1..15) соответствует ящику, для которого найдено решение. n СТРОК: Каждая строка описывает строку ящика, начиная с верхней и заканчивая нижней. Каждая строка должна содержать ровно n символов, соответствующих клеткам, находящимся на пересечении этой строки и столбцов (слева направо). ·Символ ‘.’ обозначает, что клетка пуста. ·Символ ‘/’ обозначает, что в клетке находится отражатель с исходным положением ‘/’ ·Символ ‘’ обозначает, что в клетке находится отражатель с исходным положением ‘’ ·Символ ‘?’ обозначает, что Вы не смогли определить исходное содержимое клетки

 

БИБЛИОТЕКА

Вам будет предоставлена библиотека, которая содержит следующие функции:

ФУНКЦИЯ	Описание
PASCAL function Initialize(box: integer): integer; C/C++ int Initialize(int box);	Инициализирует библиотеку. Эта функция должна вызываться один раз в начале программы. Она возвращает значение n – количество отверстий на каждой стороне ящика. Параметр box должен содержать целое число в пределах от 1 до 15, указывающее номер ящика, который Вы хотите использовать, или 0, если Вы хотите использовать ящик, созданный Вами.
PASCAL function throwBall(holeIn, sideIn: integer; var holeOut, sideOut: integer): longint; C int throwBall(int holeIn, int sideIn, int *holeOut, int *sideOut); C++ int throwBall(int holeIn, int sideIn, int &holeOut, int &sideOut);	Вбрасывает шар в ящик через отверстие с номером holeIn на стороне sideIn. Стороны пронумерованы следующим образом: 1 – Верхняя, 2 – Правая, 3 – Нижняя и 4 – Левая. Отверстия пронумерованы слева направо и сверху вниз, начиная с номера 1 на каждой стороне. В параметрах holeOut и sideOut функция возвращает номер отверстия и номер стороны – место, где шар вылетел наружу. В качестве своего значения функция throwBall возвращает количество звуковых сигналов, вызванных попаданиями шара в отражатели.
PASCAL procedure ResetBox; C/C++ Void ResetBox();	Возвращает все отражатели в исходное положение.
PASCAL procedure ToggleDeflectors; C/C++ Void ToggleDeflectors();	Меняет положения всех отражателей в ящике на противоположные.
PASCAL procedure Finalize; C/C++ Void Finalize();	Корректно заканчивает взаимодействие с ящиком. Эта функция должна вызываться в конце Вашей программы.

Чтобы использовать библиотеку в Вашей программе, необходимо выполнить следующее:
·FreePascal: В каталоге задачи есть файлы pbblib .o и pbblib. ppu. Чтобы их использовать, необходимо добавить следующую строку в Вашу программу
uses pbblib;
В файле pblackbox.pas представлен пример использования библиотеки.

·C: В каталоге задачи есть файлы cbblib.o и cbblib.h. Чтобы их использовать, необходимо добавить следующую директиву в Вашу программу
#include “cbblib.h”
В файле cblackbox.c представлен пример использования библиотеки. Чтобы скомпилировать код, используйте следующую команду
gcc –o yourprogram cbblib.o yourprogram.c

·C++: В каталоге задачи есть файлы cppbblib.o и cppbblib.h. Чтобы их использовать, необходимо добавить следующую директиву в Вашу программу
#include “cppbblib.h”
В файле cppblackbox .cpp представлен пример использования библиотеки. Чтобы скомпилировать код, используйте следующую команду
g++ –o yourprogram cppbblib.o yourprogram.cpp

 

ЗАМЕЧАНИЕ: В любой момент времени может быть запущено не более одной программы, работающей с библиотекой.
 

ПРИМЕР ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

Ниже представлен пример взаимодействия с ящиком, изображенным ранее на рисунке:

ВЫЗОВ ФУНКЦИИ	ВОЗВРАЩЕННОЕ ЗНАЧЕНИЕ
Initialize(0);	Пусть программа взаимодействует с ящиком, изображенным на рисунке. Тогда функция возвращает значение 5, означая, что n = 5.
PASCAL throwBall(3,4,holeOut,sideOut ); C throwBall(3,4,&holeOut,&sideOut); C++ throwBall(3,4,holeOut,sideOut);	Шар вбрасывается в отверстие с номером 3 (третье сверху) на левой стороне. Возвращается значение 1 – это означает, что шар отразился один раз. После возврата из функции, переменная holeOut содержит значение 2, а переменная sideOut содержит значение 3, то есть шар вылетел через отверстие с номером 2 (второе слева) нижней стороны ящика.

ЭКСПЕРИМЕНТИРОВАНИЕ
Если Вы передадите значение 0 в функцию Initialize, библиотека прочитает содержимое ящика из файла blackbox.in. Так Вы сможете экспериментировать с библиотекой. Формат файла blackbox.in описан ниже.

blackbox.in

ОПИСАНИЕ

5 3 2 3 4 2 / 4 4 /

СТРОКА 1: Содержит целое число n, которое задает количество отверстий на каждой стороне. СТРОКА 2: Содержит целое число d , которое задает количество отражателей в ящике. СЛЕДУЮЩИЕ d СТРОК: Каждый отражатель описывается одной строкой. Каждая строка содержит два целых числа, разделенных пробелом, которые задают номер столбца и строки, где расположен отражатель. После второго числа через один пробел записан символ, который может быть ‘/’ или ‘’ и определяет исходное положение отражателя.

ЗАМЕЧАНИЕ: Файл blackbox. in из примера описывает ящик, изображенный вверху страницы 1.
 

СООБЩЕНИЯ ОБ ОШИБКАХ

В случае любых проблем библиотека выведет сообщение об ошибке в стандартный поток вывода ошибок. Возможные сообщения об ошибке и их значения приведены в нижеследующей таблице.
 

СООБЩЕНИЕ	ЗНАЧЕНИЕ
ERR 1 More than one app	Только одна программа может одновременно работать с черными ящиками, перезапустите все программы и запускайте их строго по одной.
ERR 2 Invalid box	Переданный вами номер ящика не лежит в пределах от 0 до 15.
ERR 3 Invalid deflector	В файле blackbox.in находится отражатель в некорректной клетке.
ERR 4 Invalid symbol	В файле blackbox.in обнаружен недопустимый символ.
ERR 5 Invalid size	Размер ящика в файле blackbox. in задан неверно.
ERR 6 Invalid input hole	Либо сторона, либо отверстие вбрасывания шара заданы неверно.
ERR 7 ALARM	Пожалуйста, обратитесь к техническому персоналу.