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20-008 Y-25(平面)

問題

小田原充宏さんのY-25の平面問題を解きます。



ピースは下記となります。ピースは回転や裏返しても使えます。


Q1 5×10の長方形


ソース

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;

class Program
{
    const int UB_X = 5 - 1;
    const int UB_Y = 10 - 1;

    //Yペントミノの回転リスト
    static List<bool[,]> PentominoKaitenList;

    struct JyoutaiDef
    {
        internal char[,] BanArr;
        internal int PentominoCnt;
        internal int CurrX;
        internal int CurrY;
    }

    static void Main()
    {
        PentominoKaitenList = DerivePentominoKaitenList();

        var stk = new Stack<JyoutaiDef>();
        JyoutaiDef WillPush;
        WillPush.BanArr = new char[UB_X + 1, UB_Y + 1];
        for (int X = 0; X <= UB_X; X++)
            for (int Y = 0; Y <= UB_Y; Y++)
                WillPush.BanArr[X, Y] = ' ';

        WillPush.PentominoCnt = 0;
        WillPush.CurrX = WillPush.CurrY = 0;
        stk.Push(WillPush);

        while (stk.Count > 0) {
            JyoutaiDef Popped = stk.Pop();

            //クリア判定
            if (Popped.BanArr.Cast<char>().All(X => X != ' ')) {
                Console.WriteLine("解を発見");
                PrintAnswer(Popped.BanArr);
                return;
            }

            //X座標の繰上げ処理
            if (Popped.CurrX > UB_X) {
                Popped.CurrX = 0;
                Popped.CurrY++;
            }

            //最終行を超えた場合
            if (Popped.CurrY > UB_Y) continue;

            //Yペントミノの配置候補リスト
            List<bool[,]> HaitiKouhoList = new List<bool[,]>();
            HaitiKouhoList.AddRange(PentominoKaitenList);

            //現在のマス目が空白の場合は、マス目を埋める必要あり
            if (Popped.BanArr[Popped.CurrX, Popped.CurrY] == ' ') {
                HaitiKouhoList.RemoveAll(X => X[0, 0] == false);
            }

            //回転解を除外(1個目の配置ではYペントミノは反転させない)
            if (Popped.PentominoCnt == 0)
                HaitiKouhoList.RemoveRange(4, HaitiKouhoList.Count - 4);

            //マス目にYペントミノを埋めれない候補をRemove
            HaitiKouhoList.RemoveAll(X =>
                CanFillPiece(X, Popped.CurrX, Popped.CurrY, Popped.BanArr) == false);

            //10進数をchar型に変換
            Func<int, char> DecToStr = (pInt) =>
            {
                if (pInt < 10) return (char)((int)'1' + pInt - 1);
                return (char)((int)'A' + pInt - 10);
            };

            WillPush.CurrX = Popped.CurrX + 1;
            WillPush.CurrY = Popped.CurrY;

            //Yペントミノを配置する経路のPush
            foreach (bool[,] AnyPieceMap in HaitiKouhoList) {
                WillPush.BanArr = (char[,])Popped.BanArr.Clone();
                WillPush.PentominoCnt = Popped.PentominoCnt + 1;

                for (int X = 0; X <= AnyPieceMap.GetUpperBound(0); X++) {
                    for (int Y = 0; Y <= AnyPieceMap.GetUpperBound(1); Y++) {
                        if (AnyPieceMap[X, Y] == false) continue;
                        WillPush.BanArr[Popped.CurrX + X, Popped.CurrY + Y] =
                            DecToStr(WillPush.PentominoCnt);
                    }
                }
                stk.Push(WillPush);
            }

            //現在のマス目が空白でない場合は、ピースを配置しない経路のPush
            if (Popped.BanArr[Popped.CurrX, Popped.CurrY] != ' ') {
                WillPush.BanArr = Popped.BanArr;
                WillPush.PentominoCnt = Popped.PentominoCnt;
                WillPush.CurrX = Popped.CurrX + 1;
                WillPush.CurrY = Popped.CurrY;
                stk.Push(WillPush);
            }
        }
    }

    //Yペントミノを回転させた配置のListを返す
    static List<bool[,]> DerivePentominoKaitenList()
    {
        var WillReturn = new List<bool[,]>();
        bool[,] wkArr = null;

        // ■
        //■■■■
        wkArr = new bool[4, 2];
        wkArr[0, 0] = false; wkArr[1, 0] = true; wkArr[2, 0] = wkArr[3, 0] = false;
        wkArr[0, 1] = wkArr[1, 1] = wkArr[2, 1] = wkArr[3, 1] = true;

        return DeriveKaitenArrList(wkArr);
    }

    //配列を引数として、回転させた配列のリストをDistinctして返す
    static List<bool[,]> DeriveKaitenArrList(bool[,] pBaseArr)
    {
        var KaitenArrList = new List<bool[,]>();

        //1個目はそのまま
        //■
        //■■■

        //2個目は1個目を時計回りに90度回転
        //■■
        //■
        //■

        //3個目は2個目を時計回りに90度回転
        //■■■
        //  ■

        //4個目は3個目を時計回りに90度回転
        // ■
        // ■
        //■■

        //5個目は1個目とX軸で線対称
        //■■■
        //■

        //6個目は5個目を時計回りに90度回転
        //■■
        // ■
        // ■

        //7個目は6個目を時計回りに90度回転
        //  ■
        //■■■

        //8個目は7個目を時計回りに90度回転
        //■
        //■
        //■■

        int BaseArrUB_X = pBaseArr.GetUpperBound(0);
        int BaseArrUB_Y = pBaseArr.GetUpperBound(1);

        for (int I = 1; I <= 8; I++) KaitenArrList.Add(null);
        for (int P = 0; P <= 6; P += 2) KaitenArrList[P] = new bool[BaseArrUB_X + 1, BaseArrUB_Y + 1];
        for (int P = 1; P <= 7; P += 2) KaitenArrList[P] = new bool[BaseArrUB_Y + 1, BaseArrUB_X + 1];

        for (int X = 0; X <= BaseArrUB_X; X++) {
            for (int Y = 0; Y <= BaseArrUB_Y; Y++) {
                bool SetVal = pBaseArr[X, Y];
                KaitenArrList[0][X, Y] = SetVal;
                KaitenArrList[1][Y, BaseArrUB_X - X] = SetVal;
                KaitenArrList[2][BaseArrUB_X - X, BaseArrUB_Y - Y] = SetVal;
                KaitenArrList[3][BaseArrUB_Y - Y, X] = SetVal;

                KaitenArrList[4][X, BaseArrUB_Y - Y] = SetVal;
                KaitenArrList[5][BaseArrUB_Y - Y, BaseArrUB_X - X] = SetVal;
                KaitenArrList[6][BaseArrUB_X - X, Y] = SetVal;
                KaitenArrList[7][Y, X] = SetVal;
            }
        }

        //Distinctする
        for (int I = KaitenArrList.Count - 1; 0 <= I; I--) {
            for (int J = 0; J <= I - 1; J++) {
                if (KaitenArrList[I].GetUpperBound(0) !=
                    KaitenArrList[J].GetUpperBound(0)) continue;
                if (KaitenArrList[I].GetUpperBound(1) !=
                    KaitenArrList[J].GetUpperBound(1)) continue;

                IEnumerable<bool> wkEnum1 = KaitenArrList[I].Cast<bool>();
                IEnumerable<bool> wkEnum2 = KaitenArrList[J].Cast<bool>();
                if (wkEnum1.SequenceEqual(wkEnum2) == false) continue;

                KaitenArrList.RemoveAt(I);
                break;
            }
        }
        return KaitenArrList;
    }

    //マス目にピースを埋めれるか
    static bool CanFillPiece(bool[,] pPieceMap, int pTargetX, int pTargetY, char[,] pBanArr)
    {
        for (int X = 0; X <= pPieceMap.GetUpperBound(0); X++) {
            if (pTargetX + X > UB_X) return false;
            for (int Y = 0; Y <= pPieceMap.GetUpperBound(1); Y++) {
                if (pTargetY + Y > UB_Y) return false;
                if (pPieceMap[X, Y] && pBanArr[pTargetX + X, pTargetY + Y] != ' ')
                    return false;
            }
        }
        return true;
    }

    //解を出力
    static void PrintAnswer(char[,] pBanArr)
    {
        var sb = new System.Text.StringBuilder();
        for (int Y = 0; Y <= UB_Y; Y++) {
            for (int X = 0; X <= UB_X; X++) {
                char wkChar = pBanArr[X, Y];
                sb.Append(wkChar == ' ' ? '*' : wkChar);
            }
            sb.AppendLine();
        }
        Console.WriteLine(sb.ToString());
    }
}


実行結果

解を発見
12222
11324
15344
15334
55364
75866
78869
77869
7A899
AAAA9


解説

なんらかの解となる配置が存在したら、
その解を反転させても、また解が存在するので、

1個目の配置ではYペントミノは反転させないようにして、回転解を除外してます。