Виклик

Розробіть алгоритм стиснення, спеціалізований для стиснення лабіринтів ASCII. Вам потрібно буде створити як алгоритм стиснення, так і алгоритм декомпресії. Ваш результат буде базуватися на розмірі стислих лабіринтів.

Лабіринти

Ці лабіринти зроблені в основному з персонажів (поверхів), +, -, |, і #(стіни), і рівно один кожне з ^(початок) і $(кінець). Вони також можуть містити літери ASCII, які вважаються плиткою для підлоги. Для цілей цього виклику лабіринти не повинні вирішуватися, а власне значення вмісту лабіринту не має значення.

• + буде використовуватися для стінових комірок, де є щонайменше одна горизонтально сусідня стінка комірки і щонайменше одна вертикально сусідня стінка комірки.
• | буде використовуватися для стінових комірок, де є щонайменше одна вертикально сусідня стінка комірки, але немає горизонтально сусідніх стінових комірок.
• - буде використовуватися для стінових комірок, де є хоча б одна комірка стінки по горизонталі, але немає вертикально сусідніх стінових комірок
• # буде використовуватися лише для стінових клітин, які не ортогонально примикають до інших стінових клітин.

Всі лабіринти прямокутні, але не обов'язково мають регулярне вирівнювання сітки / стіни.

Лабіринти стискати

Лабіринт 1

+----+----
|  o |    |
| -- | o--+
|    | |  $
 --^-+-+---

Лабіринт 2

+-----+---+
|  a  |   |
^ +-+-+ # |
| | |  B  |
| | | --+ |
|   c   | $
+-------+--

Лабіринт 3

----------+-+-+-----+-+
^         | | |     | |
+-- --+R #  | |p| | | |
|     | |       | |   |
+---+ +-+-+-- +-+ | | |
|  m| | | |   |   | | |
| +-+ | | | | | --+ | |
| | |    h  | |   | | |
| | | | | |  #  --+-+ |
|     | | | | |  S|   $
+-----+-+-+-+-+---+----

Лабіринт 4

+-----+---+-+---+-------^-----+
|     |x  | |   |     tsrq    |
+-+-- +-- | +--  #  --+---- --+
| |   |           |   |       |
| | | | | +-+-+---+ | +-- | +-+
| | | u | | | |     | |   | | |
| +-+ | | | | +---- +-+---+ | |
| |   | |   |    y  |       w |
| | --+ | --+ +-- | +---- | | |
|     | |   | |   | |     | | |
+-- --+ +-+ | | | | +-- | +-+-+
|     | | |   | | | |   |     |
$ | --+-+ | --+-+ | +-+-+-- --+
| |   |      z|   |   |    v  |
+-+---+-------+---+---+-------+

Лабіринт 5

++ -----------+
++-       Beep|
$  ----+---+--+
+-+boop|   |  |
| +--- | | | ++
|      | |  +++
+------+-+--+ ^

Лабіринт 6

+-$---------------+-+--
|                 | |j 
| |l ---- # ---+ |  |  
| | |       m  | +--+ |
| | | +-+---- #       |
| | | | |      +----+ |
|o| | | | +----+    | |
|       | |    | -- | |
| | | | | | -+ |    | |
| | | | |  | | +--- | |
| | | | +- | | |   | ++
+-+ |n| |  | ++ +--+ | 
    | |   -+- | |  | +-
+---+ +---    |  | |  ^
|    |     --+ --+ | | 
| -- | |  k  |     | ++
|    | |      +--- | ++
|    |      | |    |  |
+-- -+----  | +----+--+

Лабіринт 7

+---+-+-------------+-+^+-----+-------+---+-+---+-+---+-+---+
|   |c|             | | |  c  |       |   | |   | |   |c|   |
+-- | | +-- +-- # | | | +-- --+ +---- +-- | +-+ | | +-+ | --+
|       |   |     | |           |         |   | |c| |       |
| | +-- | +-+-- +-+ +-- # +- # -+-- +-- | | --+ | | | | --+C|
|c| |   | | c   |         |         |c  |             |   | |
+-+-+---+-+-----+---------+---------+---+-------------+---+$|

Лабіринт 8

------+-+-+---+-+---+-----------+---+-----+---------------+-+
^     | | |   | |   |           |   |     |      r        | |
+-- | | | t | | +-- +----- # ---+-- +-- --+-- ----+-+ --+ | |
|   |   | | |   |   |         r |   |             | |   |   |
| | | | | +-+ --+ --+-- --------+-- | ----+ --+ | | | --+ | |
| |r| |            rotation               |   | |   |   | | $
+-+-+-+-----------------------------------+---+-+---+---+-+--

Лабіринт 9

|$|^--+-+---+-----+-+---+-+-+---+---+-+---+-----+
| |   | |   |     | |   | | | f |   | |   |     |
| +-+ | | # +-+ --+ +-+ | | | # | +-+ +-- | ----+
|   |       | |    f| |           | | |   |   f |
| |F+-+ | | | | +---+ | | | ----+-+ | | --+ --+-+
| |   | | |     |     | | |   f |   |         | |
| | | | +-+-+---+-- | | | +-+-+-+ +-+ +--- # -+ |
| | | |     |   |   |   | | | |   | | |         |
+-+-+ | +---+ --+ | +---+-+ | | --+ f | | | | --+
|     | |         |                 | | | | |   |
| --+f| | | +-- --+--f--+ --+ | ----+ | +-+ +---+
|   |     | |     |     |   | |           |     |
+---+-----+-+-----+-----+---+-+-----------+-----+

Лабіринт 10

+-----+-+-----------+
|  q  | |         q |
|Q+-+ | +-+-+-+---- |
$ | |     | | |  q  |
+-+ | | | | | +-- +-+
| |   | |     |   | |
| +-- +-+ |q| +-+ | |
|    q|   | |   |   |
| | | +-- | +-+ | --+
| | | |   | | |     |
+-+-+-+ +-+-+ +-- | |
|       |         | |
+--- # -+ | | +-- | |
|  q      | | |   | ^
+-+ +-- | | +-+ | +-+
| | |   | |q|   |   |
| +-+-+ | +-+-- | | |
|     | | |     | | |
| | | +-+-+-- +-+ +-+
| | |         | q   |
+-+-+---------+-----+

Правила, припущення, оцінка

• Стандартні лазівки заборонені
  • Напишіть загальну програму, а не ту, яка працює лише для десяти тестових випадків. Він повинен вміти обробляти будь-який довільний лабіринт.
• Ви можете припустити, що буде рівно один вхід і один вихід. Входи та виходи завжди будуть на кордоні лабіринту.
• Ви можете припустити, що всі входи використовують стіни, які відповідають переліченим вище правилам. Ваш алгоритм стиснення не повинен працювати для лабіринтів, що містять стіни, які порушують ці правила.
• Лабіринти введення можуть бути, а можуть і не вирішуватися.
• Ви можете припустити, що лабіринт буде не більше 100 символів в будь-якому напрямку.
• Ви можете припустити, що літери не з’являться на краю лабіринту. (оскільки це стосується поданих прикладів)
• Ваш бал - це загальний розмір усіх стислих лабіринтів у байтах (октетах).
  • Ви можете використовувати шістнадцятковий, base64, двійкові рядки або будь-який подібний формат як подання для стисненого лабіринту, якщо вам це зручніше. Ви все одно повинні підраховувати результат цілими октетами, округлими для кожного лабіринту (наприклад, 4 базових 64 цифри - 3 байти, 2 шістнадцяткових цифр - 1 байт, 8 двійкових цифр - 1 байт і т.д. ...)
  • Найнижчий рахунок виграє!

JavaScript (Node.js) , оцінка =  586 541 503 492  479 байт

Стіни зберігаються як кодований Хаффманом потік бітів, що описує, повертає чи ні функція передбачення правильну здогадку, чи ні.

Спеціальні символи зберігаються як $(d, c)$, де $d$ - відстань від попереднього спеціального символу і $c$ є кодом ASCII.

Спробуйте в Інтернеті!

Поширені

const HUFFMAN = [
  '00',       // 0000
  '010',      // 0001
  '1001',     // 0010
  '11100',    // 0011
  '011',      // 0100
  '101',      // 0101
  '11110',    // 0110
  '100010',   // 0111
  '110',      // 1000
  '11101',    // 1001
  '1111100',  // 1010
  '1111101',  // 1011
  '10000',    // 1100
  '1111110',  // 1101
  '100011',   // 1110
  '1111111'   // 1111
];

let bin = (n, w) => n.toString(2).padStart(w, '0');

let wallShape = (row, x, y) => {
  let vWall = (row[y - 1] || [])[x] | (row[y + 1] || [])[x],
      hWall = row[y][x - 1] | row[y][x + 1];

  return ' -|+'[row[y][x] ? vWall * 2 | hWall : 0];
}

let predictWall = (row, x, y, w, h) => {
  let prvRow = row[y - 1] || [];
  return !x | !y | x == w - 1 | y == h - 1 | (prvRow[x] | row[y][x - 1]) & !prvRow[x - 1];
}

Стиснення

let pack = str => {
  let row = str.split('\n').map(r => [...r]),
      w = row[0].length,
      h = row.length;

  let wall = row.map((r, y) => r.map((c, x) => +/[-+|]/.test(c)));

  if(row.some((r, y) => r.some((c, x) => wall[y][x] && wallShape(wall, x, y) != c))) {
    throw "invalid maze";
  }

  row = wall.map((r, y) => r.map((v, x) => predictWall(wall, x, y, w, h) ^ v));
  row = row.map(r => r.join('')).join('');
  row = row.replace(/.{1,4}/g, s => HUFFMAN[parseInt(s.padEnd(4, '0'), 2)]);

  str =
    str.replace(/[\n|+-]/g, '').replace(/ *(\S)/g, (s, c) => {
      let n = c.charCodeAt(),
          i = '^$#'.indexOf(c);

      return (
        bin(s.length > 63 ? 0xFC000 | s.length - 1 : s.length - 1, 6) +
        bin(~i ? i : n < 91 ? (n > 80 ? 0x1F0 : 0x1E0) | ~-n & 15 : n - 94, 5)
      );
    }).trim();

  return (
    Buffer.from(
      (bin(w, 7) + bin(h, 7) + row + str)
      .match(/.{1,8}/g).map(s => parseInt(s.padEnd(8, '0'), 2))
    ).toString('binary')
  );
}

Декомпресія

let unpack = str => {
  str = [...str].map(c => bin(c.charCodeAt(), 8)).join('');

  let x, y, n, i, s,
      ptr = 0,
      read = n => parseInt(str.slice(ptr, ptr += n), 2),
      w = read(7),
      h = read(7),
      row = [];

  for(x = s = ''; s.length < w * h;) {
    ~(i = HUFFMAN.indexOf(x += read(1))) && (s += bin(i, 4), x = '');
  }
  for(i = y = 0; y < h; y++) {
    for(row[y] = [], x = 0; x < w; x++) {
      row[y][x] = predictWall(row, x, y, w, h) ^ s[i++];
    }
  }

  row = row.map((r, y) => r.map((c, x) => wallShape(row, x, y)));

  for(i = 0; str[ptr + 10];) {
    for(
      n = (n = read(6)) == 0x3F ? read(14) + 1 : n + 1;
      n -= row[i / w | 0][i % w] == ' ';
      i++
    ) {}

    row[i / w | 0][i % w] = String.fromCharCode(
      (n = read(5)) >= 0x1E ? read(4) + (n == 0x1F ? 81 : 65) : [94, 36, 35][n] || n + 94
    );
  }
  return row.map(r => r.join('')).join('\n');
}

Як?

Лабіринт кодується як бітовий потік, який з часом перетворюється на рядок.

Заголовок

Заголовок складається з:

• ширина $w$ на 7 біт
• висота $h$ на 7 біт

Дані про стіни

Ми проходимо весь лабіринт і намагаємося передбачити, чи буде наступна стінка стіною чи ні, виходячи з раніше зустрічаються клітинок. Ми випускаємо a$0$ якщо ми правильні, або $1$ якщо ми помиляємось

Це призводить до послідовності виправлення бітів з (сподіваємось) значно більше $0$з чим $1$'s. Ця послідовність розбита на нібелі та зберігається за допомогою жорстко закодованих кодів Хаффмана:

• 00 → 0000
• 010 → 0001
• 1001 → 0010
• 11100 → 0011
• 011 → 0100
• тощо.

Для декодування стіни $W_n$, програма декомпресії обчислює те саме прогнозування $P_n$ і перемикає результат, якщо потрібно, використовуючи поправочний біт $C_n$:

Остаточні форми стін виводяться подібним до відповіді Ніка Кеннеді .

Спеціальні символи

Кожні спеціальні символи кодуються як:

• Відстань мінус $1$ від останнього спеціального символу (ігнорування стін):

  • на 6 біт, якщо менше $63$
  • або як $111111$ + 14 біт інакше (ніколи не використовується в тестових випадках, але вимагається теоретично)

• Код символу:

  • на 5 біт , якщо це ^, $, #або[a-z]
  • або $11110$ + 4 біти для [A-O]
  • або $11111$ + 4 біти для [P-Z]

R, набрав 668 байт

Цим користується той факт, що характер стіни визначається його оточенням. Таким чином, настінні символи можуть кодуватися як біти. Інша інформація, яку потрібно зберегти, - це розміри лабіринту, положення старту та фінішу та позиції будь-яких інших символів, що не належать до стін. Оскільки символи, що не належать до стін, - це ASCII, я використав найзначніший біт кожного байта, щоб вказати, чи є інший символ, який слід, щоб деякі слова в лабіринтах не мали зберігати місце кожного символу окремо. Зауважте також, що для лабіринтів менше або рівних 256 символів (наприклад, до 16х16 або еквівалентних прямокутних лабіринтів) позиції можуть зберігатися в одному байті, тоді як для великих лабіринтів позиції потрібні два байти.

Функціональні функції

r <- as.raw

int_as_raw <- function(int, bytes = 2) {
  if (bytes == 1) {
    r(int)
  } else {
    do.call(c, lapply(int, function(.x) r(c(.x %/% 256, .x %% 256))))
  }
}

raw_as_int <- function(raw, bytes = 2) {
  if (bytes == 1) {
    as.integer(raw)
  } else {
    sapply(
      seq(1, length(raw) - 1, 2),
      function(.x) as.integer(as.integer(raw[.x + 0:1]) %*% c(256, 1))
    )
  }
}

Алгоритм стиснення

compress_maze <- function(maze) {
  maze_array <- do.call(rbind, strsplit(maze, ""))
  simple_maze <- r(maze_array %in% c("+", "#", "-", "|"))
  simple_maze <- packBits(c(simple_maze, rep(r(0), (8 - length(simple_maze)) %% 8)))
  maze_dim <- int_as_raw(dim(maze_array), 1)
  bytes_needed <- 1 + (length(maze_array) > 256)
  start_finish <- int_as_raw(sapply(c("^", "$"), function(.x) which(maze_array == .x)) - 1, bytes = bytes_needed)
  other_ascii_locs_rle <- rle(!(maze_array %in% c(" ", "+", "#", "-", "|", "$", "^")))
  other_ascii_locs <- cumsum(
    c(1, other_ascii_locs_rle$lengths[-length(other_ascii_locs_rle$lengths)])
  )[other_ascii_locs_rle$values]
  other_ascii_locs_length <- other_ascii_locs_rle$lengths[other_ascii_locs_rle$values]

  encode_ascii <- function(loc, len) {
    text <- charToRaw(paste(maze_array[loc:(loc + len - 1)], collapse = ""))
    if (len > 1) {
      text[1:(len - 1)] <- text[1:(len - 1)] | r(128)
    }
    c(int_as_raw(loc - 1, bytes = bytes_needed), text)
  }

  other_ascii_encoded <- Map(encode_ascii,
    other_ascii_locs,
    other_ascii_locs_length
    )
  other_ascii_encoded <- do.call(c, other_ascii_encoded)
  c(maze_dim, simple_maze, start_finish, other_ascii_encoded)
}

Алгоритм декомпресії

decompress_maze <- function(c_maze) {
  dim_maze <- as.integer(c_maze[1:2])
  len_maze <- prod(dim_maze)
  len_maze_b <- ceiling(len_maze / 8)
  bit_maze <- rawToBits(c_maze[-(1:2)])[1:len_maze]
  dim(bit_maze) <- dim_maze
  bit_maze[-1, ] <- bit_maze[-1, ] | rawShift(bit_maze[-nrow(bit_maze), ] & r(1), 1)
  bit_maze[-nrow(bit_maze), ] <- bit_maze[-nrow(bit_maze), ] | rawShift(bit_maze[-1, ] & r(1), 1)
  bit_maze[, -1] <- bit_maze[, -1] | rawShift(bit_maze[, -ncol(bit_maze)] & r(1), 2)
  bit_maze[, -ncol(bit_maze)] <- bit_maze[, -ncol(bit_maze)] | rawShift(bit_maze[, -1] & r(1), 2)
  bit_maze[(bit_maze & r(1)) == r(0)] <- r(0)
  array_maze <- c(" ", "#", "|", "-", "+")[(as.integer(bit_maze) + 1) %/% 2 + 1]
  dim(array_maze) <- dim_maze
  bytes_needed <- 1 + (len_maze > 256)
  start_finish <- raw_as_int(c_maze[2 + len_maze_b + 1:(bytes_needed * 2)], bytes_needed) + 1
  array_maze[start_finish] <- c("^", "$")
  i <- 3 + len_maze_b + 2 * bytes_needed
  while (i < length(c_maze)) {
    loc <- raw_as_int(c_maze[i + 1:bytes_needed - 1], bytes_needed) + 1
    i <- i + bytes_needed
    text <- character(0)
    while (c_maze[i] & r(128)) {
      text <- c(text, rawToChar(c_maze[i] & r(127)))
      i <- i + 1
    }
    text <- c(text, rawToChar(c_maze[i]))
    array_maze[loc:(loc + length(text) - 1)] <- text
    i <- i + 1
  }
  apply(array_maze, 1, paste, collapse = "")
}

Спробуйте в Інтернеті!