Java :: Aufgabe #180 :: Lösung #3

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#180

Maximale Zügezahl beim Springerschachspiel

Fortgeschrittener - Java von hollst - 02.09.2017 um 16:50 Uhr
Wir betrachten ein vom Schachspiel abgeleitetes Spiel, bei dem
lediglich die vier Springer mitwirken (Abb. 1). Das Spiel hat
weder Gewinner noch Verlierer (wird manchmal als Lernübung für das
Schachspiel verwendet, insbesondere, um die eigenartige Gangart
des Springers zu verinnerlichen). Die vier Springer stehen in ihrer
normalen Ausgangsstellung und können in der beim Schach üblichen
Art ziehen und schlagen. Weitere Figuren sind auf dem Schachbrett
nicht vorhanden. Weiß und Schwarz ziehen abwechselnd, Weiß beginnt.

Eine Partie ist beended, wenn eine der zwei folgenden Bedingungen
erfüllt ist:

1. Einer der zwei Spieler hat lediglich nur noch einen Springer
- in diesem Fall könnte man auch vereinbaren, dass der Spieler
mit den zwei Springern als Sieger gewertet wird.
2. Es ist mit dem letzten Zug eine Stellug entstanden, die im
Verlaufe des Spieles breits einmal zuvor auf dem Brett war.

Die Programmieraufgabe besteht darin, die hinsichtlich der
Zügezahl längst mögliche Zugfolge(n) zu ermitteln.
#3
vote_ok
von meisen (330 Punkte) - 12.11.2017 um 00:47 Uhr
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import java.util.*;

class FourKnights {
    private final static ChessGame chessGame = new ChessGame();

    public static void main(String args[]) {
        play(0);
    }

    private static void play(int jump) {
        chessGame.setJump(jump);
        chessGame.tryJump();
        if (!chessGame.isValidPosition())
            return;
        chessGame.setPosition();
        if (!chessGame.isNewPosition())
            return;
        chessGame.addPosition();
        System.out.println(chessGame + " - JUMP:  " + jump + "  Best size: "
                + chessGame.bestMoveList.size() + " PosList: " + chessGame.positionList.size());

        for (int i = 0; i < 16; i++) {
            play(i);
            chessGame.moveBack();
        }
        chessGame.removePosition();
    }
}

class ChessGame {
    final List<Integer> bestMoveList = new ArrayList<>();
    final Stack<Integer> moveList = new Stack<>();
    final Stack<String> positionList = new Stack<>();
    private final int[][] moves = {{1, 2}, {2, 1}, {-1, -2}, {-2, -1}, {-1, 2}, {-2, 1}, {1, -2}, {2, -1}};
    private final Player[] player = new Player[2];
    String position;
    private int playerId, knightId;
    // JumpNumber from 0 - 15
    private int jump, jumpNumber;
    private Player waitingPlayer;
    private Knight movingKnight, waitingKnight;

    ChessGame() {
        for (int i = 0; i < 2; i++)
            player[i] = new Player();
        player[0].knight[0] = new Knight(0, 1);
        player[0].knight[1] = new Knight(0, 6);
        player[1].knight[0] = new Knight(7, 1);
        player[1].knight[1] = new Knight(7, 6);
        setPosition();
        positionList.push(position);
        playerId = 0;
    }

    void addPosition() {
        positionList.push(position);
        moveList.push(jump);
        if (bestMoveList.size() <= moveList.size()) {
            bestMoveList.clear();
            bestMoveList.addAll(moveList);
        }
    }

    boolean isNewPosition() {
        return !positionList.contains(position);
    }

    void setJump(int jumpNumber) {
        this.jumpNumber = jumpNumber;
    }

    final void tryJump() {
        Player movingPlayer;
        playerId = moveList.size() % 2 == 0 ? 0 : 1;
        movingPlayer = player[playerId];
        waitingPlayer = player[1 - playerId];
        if (jumpNumber > 7) {
            knightId = 1;
            this.jump = jumpNumber - 8;
        } else {
            knightId = 0;
            this.jump = jumpNumber;
        }
        movingKnight = movingPlayer.knight[knightId];
        waitingKnight = movingPlayer.knight[1 - knightId];
        movingKnight.move(moves[this.jump]);
    }

    void setPosition() {
        position = player[0].getDecimal() + player[1].getDecimal();
    }

    final void moveBack() {
        movingKnight.moveBack(moves[this.jump]);
    }

    final void removePosition() {
        positionList.pop();
        moveList.pop();
    }

    final boolean isValidPosition() {
        if (isOutside()
                || movingKnight.equals(waitingKnight)
                || movingKnight.equals(waitingPlayer.knight[0])
                || movingKnight.equals(waitingPlayer.knight[1]))
            return false;
        return true;
    }

    boolean isOutside() {
        return movingKnight.getX() > 7 || movingKnight.getX() < 0
                || movingKnight.getY() > 7 || movingKnight.getY() < 0;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return (playerId == 0 ? "white: " : "black: ")
                + (knightId == 0 ? "left: " : "right: ")
                + movingKnight.toString();
    }
}

/**
 * White or Black
 */
class Player {
    final Knight[] knight = new Knight[2];
    private final Set<Integer> positionPlayer = new TreeSet<>();

    final String getDecimal() {
        StringBuilder playerPositionStr = new StringBuilder();
        for (Knight knight : knight) {
            positionPlayer.add(knight.getDecimal());
        }
        for (int pos : positionPlayer) {
            playerPositionStr.append(String.valueOf(pos));
        }
        positionPlayer.clear();
        return playerPositionStr.toString();
    }

    @Override
    public String toString() {
        return " Right: " + knight[0] + " Left: " + knight[1];
    }
}

class Knight {
    private int x, y;

    Knight(int x, int y) {
        this.x = x;
        this.y = y;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (!(o instanceof Knight)) return false;

        Knight knight = (Knight) o;

        return getX() == knight.getX() && getY() == knight.getY();
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        int result = getX();
        result = 31 * result + getY();
        return result;
    }

    void move(int[] jump) {
        this.x += jump[0];
        this.y += jump[1];
    }

    void moveBack(int[] jump) {
        this.x -= jump[0];
        this.y -= jump[1];
    }

    int getDecimal() {
        return Integer.valueOf("" + x + y);
    }

    int getX() {
        return x;
    }

    void setX(int x) {
        this.x = x;
    }

    int getY() {
        return y;
    }

    void setY(int y) {
        this.y = y;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return ((char) (x + 65)) + " - " + (y + 1);
    }
}

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