git.itanic.dy.fi Git - sudoku/blob - sudoku.cpp

   1 #include <iostream>
   2 #include <string>
   3
   4 #include "sudoku.h"
   5 #include "debug.h"
   6
   7 #define EMPTY ' '
   8
   9 int verbose = 1;
  10
  11 sudoku::sudoku()
  12 {
  13         int x,y;
  14
  15         for (y = 0; y < 9; y++)
  16                 for (x = 0; x < 9; x++)
  17                         table[x][y] = EMPTY;
  18
  19         recursion_depth = 0;
  20         guesses = 0;
  21 }
  22
  23 sudoku::~sudoku()
  24 {
  25 }
  26
  27 static int check_validity(const int col, const int row)
  28 {
  29         if (col < 0 || col >= 9) {
  30                 DPRINT << "Invalid column: " << col << std::endl;
  31                 return 0;
  32         }
  33
  34         if (row < 0 || row >= 9) {
  35                 DPRINT << "Invalid row: " << row << std::endl;
  36                 return 0;
  37         }
  38         return 1;
  39 }
  40
  41 char sudoku::get(const int col, const int row)
  42 {
  43         if (!check_validity(row, col)) {
  44                 DPRINT << "over here\n";
  45                 return 0;
  46         }
  47
  48         return table[col][row];
  49 }
  50
  51 int sudoku::set(const int col, const int row, const char val)
  52 {
  53         std::string str;
  54
  55         if (!check_validity(col, row)) {
  56                 DPRINT << "over here\n";
  57                 return -1;
  58         }
  59
  60         if (table[col][row] != EMPTY) {
  61                 DPRINT << "Assigning value to a non-empty slot\n";
  62                 return -1;
  63         }
  64
  65         str = get_col_contents(col);
  66         if (str.find(val, 0) != std::string::npos) {
  67                 DPRINT << "Illegal assignment " << col << "." << row << ": "
  68                        << val << std::endl;
  69                 return -1;
  70         }
  71
  72         str = get_row_contents(row);
  73         if (str.find(val, 0) != std::string::npos) {
  74                 DPRINT << "Illegal assignment " << col << "." << row << ": "
  75                        << val << std::endl;
  76                 return -1;
  77         }
  78
  79         str = get_block_contents(col, row);
  80         if (str.find(val, 0) != std::string::npos) {
  81                 DPRINT << "Illegal assignment " << col << "." << row << ": "
  82                        << val << std::endl;
  83                 return -1;
  84         }
  85
  86
  87         table[col][row] = val;
  88
  89         return 0;
  90 }
  91
  92 int sudoku::str_to_row(const int row, const std::string &str)
  93 {
  94         unsigned int i, col = 0;
  95         char chr;
  96
  97         if (row < 0 || row >= 9) {
  98                 DPRINT << "Illegal row " << row << std::endl;
  99                 return -1;
 100         }
 101
 102         for (i = 0; i < str.length(); i++) {
 103                 chr = str.at(i);
 104
 105                 if ((chr == '?') ||
 106                     (chr == '_') ||
 107                     (chr == '.')){
 108                         col++;
 109                         continue;
 110                 }
 111
 112                 /* Ignore non-numbers */
 113                 if (chr < '1' || chr > '9')
 114                         continue;
 115
 116                 set(col++, row, chr);
 117                 if (col >= 9)
 118                         break;
 119         }
 120         return 0;
 121 }
 122
 123 void sudoku::print(void)
 124 {
 125         int x,y;
 126
 127         printf("+-------+------+--------+\n");
 128         for (y = 0; y < 9; y++) {
 129                 printf("| ");
 130                 for (x = 0; x < 9; x++) {
 131                         printf("%c ", table[x][y]);
 132                         if (!((x  + 1)% 3))
 133                                 printf("| ");
 134                 }
 135                 printf("\n");
 136                 if (!((y + 1) % 3))
 137                         printf("+-------+-------+-------+\n");
 138         }
 139 }
 140
 141 void sudoku::clone_to(sudoku &to)
 142 {
 143         sudoku clone;
 144         int x, y;
 145
 146         for (x = 0; x < 9; x++)
 147                 for (y = 0; y < 9; y++)
 148                         to.table[x][y] = table[x][y];
 149 }
 150
 151 std::string sudoku::get_row_contents(int row)
 152 {
 153         std::string s;
 154         int col;
 155
 156         for (col = 0; col < 9; col++) {
 157                 if (table[col][row] != EMPTY)
 158                         s += table[col][row];
 159         }
 160
 161         return s;
 162 }
 163
 164 std::string sudoku::get_col_contents(int col)
 165 {
 166         std::string s;
 167         int row;
 168
 169         for (row = 0; row < 9; row++) {
 170                 if (table[col][row] != EMPTY)
 171                         s += table[col][row];
 172         }
 173
 174         return s;
 175 }
 176
 177 std::string sudoku::get_block_contents(int col, int row)
 178 {
 179         std::string s;
 180         int x, y;
 181         char c;
 182
 183         if (col < 0 || col >= 9)
 184                 DPRINT "Aiee " << col << std::endl;
 185         if (row < 0 || row >= 9)
 186                 DPRINT "Aiee " << row << std::endl;
 187
 188         col = (col /= 3) * 3;
 189         row = (row /= 3) * 3;
 190
 191         for (y = 0; y < 3; y++)
 192                 for (x = 0; x < 3; x++) {
 193                         c = get(x + col, y + row);
 194                         if (c != EMPTY)
 195                                 s += c;
 196                 }
 197
 198         return s;
 199 }
 200
 201 static std::string exclude_common(std::string s1, std::string s2)
 202 {
 203         std::string::iterator a, b;
 204
 205 restart:
 206         for (a = s1.begin(); a != s1.end(); a++) {
 207                 for (b = s2.begin(); b != s2.end(); b++) {
 208                         if (*a == *b) {
 209                                 a = s1.erase(a);
 210                                 b = s2.erase(b);
 211                                 goto restart;
 212                         }
 213                 }
 214         }
 215         return s1;
 216 }
 217
 218 std::string sudoku::get_legal_numbers(int col, int row)
 219 {
 220         char val;
 221         std::string a, b, c, ret;
 222
 223         if (!check_validity(col, row)) {
 224                 DPRINT << "over here\n";
 225                 return NULL;
 226         }
 227
 228         val = get(col, row);
 229         if (val != EMPTY) {
 230                 return "0";
 231         }
 232
 233 //      std::cout << "[" << col << "." << row << "] ";
 234
 235         a = get_col_contents(col);
 236 //      std::cout << " col " << a;
 237
 238         b = get_row_contents(row);
 239 //      std::cout << " row " << b;
 240
 241         c = get_block_contents(col, row);
 242 //      std::cout << " block " << c;
 243
 244         ret = exclude_common("123456789", a);
 245         ret = exclude_common(ret, b);
 246         ret = exclude_common(ret, c);
 247
 248 //      std::cout << " legal " << ret << std::endl;
 249         return ret;
 250 }
 251
 252 int sudoku::fill_missing()
 253 {
 254         int x, y, solved = 0;
 255         std::string num;
 256
 257         for (y = 0; y < 9; y++)
 258                 for (x = 0; x < 9; x++) {
 259                                 num = get_legal_numbers(x, y);
 260                                 if ((num != "0") && (num.length() == 1)) {
 261                                         set(x, y, num[0]);
 262                                         solved++;
 263                         }
 264                 }
 265         if (verbose) {
 266                 std::cout << "Solved " << solved << " numbers\n";
 267         }
 268
 269         return solved;
 270 }
 271
 272 int sudoku::get_best_guess(int &col, int &row)
 273 {
 274         int x, y;
 275         int min = 0, filled = 0, illegals = 0;
 276         std::string numbers;
 277
 278         /*
 279          * Initialize row and col with illegal values to spot possible
 280          * misuse
 281          */
 282         col = -1;
 283         row = -1;
 284
 285         for (y = 0; (y < 9) && !illegals; y++)
 286                 for (x = 0; x < 9; x++) {
 287                         numbers = get_legal_numbers(x, y);
 288
 289                         if (numbers == "0") {
 290                                 filled++;
 291                                 continue;
 292                         }
 293
 294                         if (numbers.length() == 0) {
 295                                 illegals++;
 296                                 break;
 297                         }
 298
 299                         if (!min) {
 300                                 min = numbers.length();
 301                                 col = x;
 302                                 row = y;
 303                                 continue;
 304                         }
 305
 306                         if ((int)numbers.length() < min) {
 307                                 min = numbers.length();
 308                                 col = x;
 309                                 row = y;
 310                                 if (min == 1)
 311                                         return min;
 312                         }
 313 //                      std::cout <<  x << "." << y << ": " << " min "
 314 //                                << numbers << col << "." << row << std::endl;
 315                 }
 316
 317         if ((!min && !filled) || illegals) {
 318 //              DPRINT << "Is this sudoku has no solutions?\n";
 319                 return -1;
 320         }
 321
 322         if (!min && (filled == 99)) {
 323                 DPRINT << "This sudoku is solved\n";
 324                 return 0;
 325         }
 326
 327         return min;
 328 }
 329
 330 sudoku sudoku::solve(int &solvable)
 331 {
 332         int x, y, i, ret;
 333         std::string str;
 334         sudoku empty;
 335
 336         // Fill in as much as possible
 337         do {
 338                 if (verbose) {
 339                         std::cout << std::endl;
 340                         print();
 341                 }
 342         } while (fill_missing() != 0);
 343
 344         ret = get_best_guess(x, y);
 345
 346         // Did we solve it yet?
 347         switch (ret) {
 348         case -1:
 349                 // Unsolvable
 350                 solvable = 0;
 351                 if (verbose) {
 352                         std::cout << "This is unsolvable, recursion: "
 353                                   << recursion_depth << std::endl;
 354                 }
 355                 return empty;
 356         case 0:
 357                 // Solved
 358                 solvable = 1;
 359                 if (verbose) {
 360                         std::cout << "Solution found , recursion: "
 361                                   << recursion_depth << std::endl;
 362                 }
 363                 return *this;
 364         }
 365
 366         if (verbose) {
 367                 std::cout << "Not solved yet, guessing at depth "
 368                           << recursion_depth << std::endl;
 369         }
 370
 371         // Try guessim something
 372         str = get_legal_numbers(x, y);
 373         for (i = 0; i < (int)str.length(); i++) {
 374
 375                 sudoku guess = *this;
 376                 guess.set(x, y, str[i]);
 377
 378                 if (verbose) {
 379                         std::cout << "Guessing number " << str[i] << " to "
 380                                   << x << "." << y << std::endl;
 381                 }
 382
 383                 guess.recursion_depth = recursion_depth + 1;
 384
 385                 int can_solve;
 386                 guess = guess.solve(can_solve);
 387
 388                 //Did it solve?
 389                 if (can_solve)
 390                         return guess;
 391         }
 392
 393         // It didn't solve
 394         solvable = 0;
 395         return empty;
 396 }
 397
 398 std::vector<sudoku> sudoku::solve_all()
 399 {
 400         int x, y, i, j, ret;
 401         std::string str;
 402         std::vector<sudoku> sudokus;
 403
 404         // Fill in as much as possible
 405         do {
 406                 if (verbose) {
 407                         std::cout << std::endl;
 408                         print();
 409                 }
 410         } while (fill_missing() != 0);
 411
 412         ret = get_best_guess(x, y);
 413
 414         // Did we solve it yet?
 415         switch (ret) {
 416         case -1:
 417                 // Unsolvable
 418                 if (verbose) {
 419                         std::cout << "This is unsolvable, recursion: "
 420                                   << recursion_depth << std::endl;
 421                 }
 422                 return sudokus;
 423         case 0:
 424                 // Solved
 425                 if (verbose) {
 426                         std::cout << "Solution found , recursion: "
 427                                   << recursion_depth << std::endl;
 428                 }
 429                 sudokus.push_back(*this);
 430                 print();
 431                 return sudokus;
 432         }
 433
 434         if (verbose) {
 435                 std::cout << "Not solved yet, guessing at depth "
 436                           << recursion_depth << std::endl;
 437         }
 438
 439         // Try guessim something
 440         str = get_legal_numbers(x, y);
 441         for (i = 0; i < (int)str.length(); i++) {
 442                 std::vector<sudoku> results;
 443
 444                 sudoku guess = *this;
 445                 guesses++;
 446
 447                 if (verbose) {
 448                         std::cout << "Guessing number " << str[i] << " to "
 449                                   << x << "." << y << std::endl;
 450                 }
 451
 452                 guess.set(x, y, str[i]);
 453                 guess.recursion_depth = recursion_depth + 1;
 454                 guess.guesses = 0;
 455
 456                 results = guess.solve_all();
 457                 guesses += guess.guesses;
 458
 459                 //Did it solve?
 460                 if (!results.empty()) {
 461 /*                      printf("Got %d solutions, guessed %d: %s\n",
 462                                (int)results.size(), (int)str.size(),
 463                                str.c_str());*/
 464
 465                         for(j = 0;j < (int)results.size(); j++) {
 466                                 sudokus.push_back(results.at(j));
 467                                 guesses += results.at(j).guesses;
 468                         }
 469                 }
 470         }
 471
 472         std::cout << "Guesses: " << guesses << std::endl;
 473
 474         // Return what was solved
 475         return sudokus;
 476 }
 477